本
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。
AmUe0CQ:k' 7z0;FW3>9 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
3RY|l?n> 图1. DPSK发射器全局参数
'6Rs0__ 72BzvY. 创建一个项目 h0ZW,2?l )^QG-IM 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
=}6Z{}(TT RMs1{64: 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。
kC,DW%Ls 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
DVeF(Y3& btkMY<o7 组件和观察仪应根据图3进行连接。
<3J=;.\6 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
AmrJ_YP/t~ “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
8k*k 图3. DPSK脉冲发生器
J}93u(T5 noD7G2o 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。
MXu+I,y* PhI{3B/ 运行仿真
t}* qs Y
}g6IK} 要运行
模拟,请执行以下步骤。
C$EFh4 h;mQ%9 Yd
_^,[wD _cnrGi}T 查看模拟结果 kB!M[[t J>&dWKM3 运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。
u]++&~i LOYyj?^7
4'u|L&ow wMR[*I/ 您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。
.Jnp{Tet ]mDsUZf< 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
]'z^Kt5S
}9fV[zO O,z%7>< 对于DPSK,有5个可能的值:
374_G?t& Kk"B501
'@1Qx~*]e gJ}'O4*b 对于I和Q信号(见图5)
u9[w~U# 图5.同相和正交相位多进制信号
w2mlqy2L MYW 4@# 使用DPSK Sequence Decoder
=,1zl}PR !&:.Uh 我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制
序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。
[zO(V`S2 Et[QcB3 为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。
)SO1P6 图6. 测试DPSK序列编码与解码
yW7S
}I 7H@Cy}a 我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。
1pBsr( 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
s(DaPhL6Qm GA*Khqdid 使用多阈值检测器 z 4OR
UQ 7G #e~,M5 下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的
系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件:
T;vPR,]rz {b8 Y-
g960;waz3 'c\TMb. 主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。
bTYP{x~ y 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
X2mm'JDwK X0J]6|du.
jjlCi<9CQ^ ?&bVe__ 检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值
x>/@Z6Wxz zAdVJ58H
a!]QD` 3lEU$)QA3 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
Z.#glmw^=R 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
o+WrIAR 表2:基于阈值振幅的输入和输出 /3HWP`<x
fP4IOlHkE 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。
Zvw3C%In 图8. M-ary Threshold Detector参数
/bj`%Q.n
,lG wW8$R Bwvc@(3v 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
#1lS\! ~5?n&pF 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。
vnOF$6n <'yC:HeAwD 增加正交调制 wtick~) a[9OtZX< 我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。
I&@@v\$* 图10. DPSK发射器 FbT&w4Um=
A>,fG9pR 这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
图11.DPSK发射器输出 [ESQD5&
zU=[Kc=$ 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。
tTxo:+xg 'F<e )D? 加正交解调 &K*_/Q
'\ !ef)Ra-W 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。
cB'4{R@e 图12. DPSK发送与接收器 S6:gow(wU
tm#y`1- 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。
qMj
e,Y
U.9nHo{ 9 W
r(w nff ]Y$FB 正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。
GM92yi!8 +f~3FXM 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
v~=ol8J
B 1j-i nj` 下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。
yc}t(*A5 图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关
软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。
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o[KU +Rd{ ?)2~ 使用调制器库以节省设计时间 U}h
|Zk &BR?;LD 以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。
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Z) 在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。
Bnc 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
vDb}CQ\ U7'oI;C$e 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。
! (tJZ5 $e\R5Lu 绘制多进制信号眼图 9~af\G JFkjpBS 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。
bHG>SW\]`? 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 &^>r<~]
51usiOq 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 8=Ht+Br
B75SLK: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。
t,YAk
?} 5jk4k c ~+ur*3X 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。
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v 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图