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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: 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。 X!M fJ^)q  
    P B6/<n9#  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 1:;&wf  
    图1. DPSK发射器全局参数
    i:Z.;z$1  
    t6L^ #\'  
    创建一个项目 xBI"{nGoN  
    Ng;b!S  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 O'& \-j 1  
    k0 e|8g X  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 ++{+ #s6  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
     _7j/[  
    zk 'e6  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 kDpZnXP  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: B=Jd%Av  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” %`T^qh_dE  
    图3. DPSK脉冲发生器
    J*lYH]s  
    c"sw@<HG  
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 M4hN#0("4  
     RoM*Qjw  
    运行仿真 jf)JPa_  
    7quwc'!  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 7jg(j~tQ  
    p2NB~t7Z  
    @%@^5  
    IO&#)Ft  
    查看模拟结果 {u=\-|t  
    TcKKI  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 g`8 mh&u%  
    _467~5JkU  
    8H`l"  
    \FY De  
    您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 VX>t!JP p  
    % /4_|@<'  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    cSs/XJZ  
    (PrPH/$  
    {FmFu$z+[  
    对于DPSK,有5个可能的值: !RUo:b+  
    Dp6"I!L<|  
    #/v_ h6$  
    0_zSQn9c  
    对于I和Q信号(见图5) ]aW.b_7<9  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    /G{3p&9  
    I8%'Z>E(  
    使用DPSK Sequence Decoder yExyx?j.  
    oD}FJvV  
    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。 dSOn\+  
    jeBj   
    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。 BMj&*p8R  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    eD1MP<>h  
    rMFZ#38d  
    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。 KeOBbe  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    yhn $4;m  
    Pk]9.e1_  
    使用多阈值检测器 EkAqFcKLq  
    Z6AU%3]  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: :3*oAh8|  
    n2hsG.4  
    R]s jG <  
    l45F*v]^  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 :Du{8rV  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 d@4=XSj  
    -^ ayJ73  
    1 'pQ,  
    EGr5xR-  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 |w]i$`3'I  
    AX Jj"hN  
    <4HuV.K  
    ^g){)rz|  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 9U1!"/F  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 2}\sj'0&  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 ^a5~FI:  
    e14 Q\  
    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。 rtOW-cz  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    ct/THq  
    4qR Q,g{$T  
    2xBGs9_Y  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    `CouP-g.  
    Y k6WSurw  
    运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。 h4xdE 0  
    #{`NJ2DU]  
    增加正交调制 u}0t`w:  
    a #**96Av  
    我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 xx#Ef@bS  
    图10. DPSK发射器 V"p*Jd"w  
    '~=xP  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
    图11.DPSK发射器输出 H t$%)j9  
    . k DCcnm  
    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。 X KeK;+  
    gz:c_HJ  
    加正交解调 yG_.|%e  
    ;G&O"S><]c  
    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。 UM^hF%  
    图12. DPSK发送与接收器 L7'n<$F  
    YWd(xm"4  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 L )"w-,zy  
    1fG@r%4  
    9uo\&,,  
    3p#^#1/_  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 iKO~#9OF  
    TJa%zi  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    BNLall  
    z`6KX93  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 tjL#?j  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 |0Kt@ AJY  
    yrb%g~ELGn  
    使用调制器库以节省设计时间 nI` 1@ vB&  
    32J  
    以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。 ?q7Gs)B=^'  
    在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。 u(qpdG||7  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
     n6dg   
    SxyFFt  
    正如你所看到的,通过使用DPSK调制器代替多个组件,系统的设计比图12更快。另一方面,在设计数字调制发射器时,您无法访问所有的内部信号,这有助于您进行测试并理解设计过程中会遇到的挑战。 !"">'}E1  
    ;0WlvKF  
    绘制多进制信号眼图 J#^M   
     yw^, @'  
    OptiSystem可以绘制和估计级两(二进制)信号的光学系统的BER。 当使用多进制信号时,您无法直接估计BER值,但您仍然可以绘制眼图。 WV5R$IqY  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 c73ZEd+j  
    Xp@OIn  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 Oms`i&}"}  
    Z r*ytbt  
    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。 .4-S|]/d,  
    83|/sWrvh  
    !ym5' h  
    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。 JD .z}2+  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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