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    [技术]OptiSystem应用:数字调制-DPSK [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-08-29
    教程的目的是演示如何使用OptiSystem组件库设计8 DPSK脉冲发生器。 本教程包含了一些此处演示参考的项目文件。有关项目文件名称,请参阅本教程的末尾。 建议您使用OptiSystem组件库手册阅以读此处介绍的各个组件的技术说明。 M^6$ MMx  
    %jEY 3q  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 |y"jZT6R}t  
    图1. DPSK发射器全局参数
    .0|=[|  
    )`8pd 7<.  
    创建一个项目 Km3&N  
    ([ dT!B#aH  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 3bs4mCq  
    :EZQ'3X  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 \Hwg) Uc{  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    sG,+  
    mJC3@V s  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 rg5]&<Vq8  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: M=y0PCD  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” 4:mCXP,x  
    图3. DPSK脉冲发生器
    #SkX@sl@  
    7zDiHac  
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 - 8bNQU  
    MJ\[Dt  
    运行仿真 WM,i:P)b  
    A+ 0,i  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 d~*TIN8Ke~  
    /smiopFcq  
    44sy`e  
    u+D[_yd^  
    查看模拟结果 q0O&UE)6Y  
    /\=MBUN  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 <7n]Ai@Y  
    RFko>d  
    _+w/ pS`M  
    &mE?y%  
    您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 .Q>!B?)  
    ]Kde t"+  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    Vq ^]s $'  
    'v&}(  
    NY.k.  
    对于DPSK,有5个可能的值: u&]vd /  
    XU-m"_t  
    A0xC,V~z  
    N.j "S'(i  
    对于I和Q信号(见图5) bAF )Bli  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    lKV"Mh+6  
    wW`}VKu  
    使用DPSK Sequence Decoder ?m;;D'1j  
    $Ui&D I  
    我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。 |L:Cn J  
    ]hTb@.  
    为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。 SEF6B45}1  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    @Doyt{|T  
    Z=+03  
    我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。 ii4B?E  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    H:S,\D?%2x  
    ZR3nK0  
    使用多阈值检测器 MZv\ C  
    S~F`  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: y79qwM.  
    .~klG&>aV  
    5/I_w0  
    ,&]MOe4@>  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 SR7j\1a/2A  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 Xm_$ dZ  
    v[S-Pi1  
    61K"(r~  
    Hs?zq  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 6*XM7'n  
    7_\Mwy{P  
    fA^Em)cs2  
    F $yO  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 cFZCf8:zB  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: i~yX tya  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 SUdm 0y  
    RKkGITDk  
    此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。 K|^wc$  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    uJow7-FD  
    U;^[$Aq  
    f7<pEGb  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    pSAR/':eg  
    B~gV'(9g  
    运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。 Hi,t@!!  
    d'HOpJE  
    增加正交调制 (M t5P  
    r%=[},JQ  
    我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 G=d(*+& B  
    图10. DPSK发射器 oXYMoi  
    m J  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
    图11.DPSK发射器输出 iI?{"}BZ  
    .p@N:)W6  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 3<(q }  
    ;j} yB  
    加正交解调 (GU9p>2  
    eti `O  
    我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。 kU*{4G|6  
    图12. DPSK发送与接收器 g`,AaWlF  
    oRY!\ADR  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 Q GPw2Q  
    /g.]RY+u|x  
    Tj`5L6N;8  
    Je7RrCz  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 G*n2Ii  
    `rFAZcEj%  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    yfe'>]7  
    (H#M<N  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 FxU'LN<;HY  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 6`e@$(dfA  
    #G;X' BN  
    使用调制器库以节省设计时间 gRgog*z  
    }STYG`  
    以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。 3'eG ;<F  
    在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。 ]> G&jd7  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    8<&EvOk  
    O6c\KFBSJ  
    正如你所看到的,通过使用DPSK调制器代替多个组件,系统的设计比图12更快。另一方面,在设计数字调制发射器时,您无法访问所有的内部信号,这有助于您进行测试并理解设计过程中会遇到的挑战。 ?b:_AO&  
    PpOlt.yui  
    绘制多进制信号眼图 @u9Mks|{  
    +"!aM?o  
    OptiSystem可以绘制和估计级两(二进制)信号的光学系统的BER。 当使用多进制信号时,您无法直接估计BER值,但您仍然可以绘制眼图。 >S#ul?  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 Vz:_mKA  
    1mW%  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 i$Z#9M9  
    h=+$>_&:  
    在这个例子中,我们添加了眼图工具来绘制正交调制器输出上的多进制同相信号。 Y 62r  
    <d7xt* 4  
    $k0H9_  
    主要参数是PRBS的比特率。 它应该是二进制比特率除以每个码元的比特数,例如,M位比特率。 这与阈值检测器中使用的值相同。 Sp?NfJ\Ie  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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