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。
X\%],"9% LwGcy1F. 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
#zy,x 图1. DPSK发射器全局参数
Zc9
n0t[ 82)d.> 创建一个项目 @/0aj KUyua~tF 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
Z=F=@ <! "4tRy9q 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。
8:&@MZQ&! 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
Z@ws,f^e ~4`wfOvO 组件和观察仪应根据图3进行连接。
,+X8?9v 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
-~(0:@o ; “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
5h>
gz 图3. DPSK脉冲发生器
*q0N$}k tIr66'8 为了演示全局和DPSK参数如何影响
仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。
Y*}Sq|y e;6Sj 运行仿真 >Le
mTr H7SqM D*y9 要运行
模拟,请执行以下步骤。
E>g'! [#Yyw8V#<
D\`$ `\Npu 查看模拟结果 .M!
(|KE4 DSjo%Brd- 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。
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W.67, 0m$ sJ?kp^!g 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。
1Xs!ew)> .Nf*Yqs0 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
m|7g{vHVV
'qM3.U MYx*W7X 对于DPSK,有5个可能的值:
YT:1=Nf} R#ZDB]2
qe$K6A %Yd )T3wU~% 对于I和Q信号(见图5)
I0ie3ESdN 图5.同相和正交相位多进制信号
,f1wN{P \ D[BRE+ 使用DPSK Sequence Decoder
3|?fGT;P ~J2Q0Jv 我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制
序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。
08`
@u4 lR(&Wc\j 为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。
drZw#b 图6. 测试DPSK序列编码与解码
)5t_tPv L9kP8&&KK 我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。
W#wM PsB 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
}"8_$VDcz A:!{+ 使用多阈值检测器 E7<:>Uh %x *f{(8h 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:
7/1S5yUr| m88~+o<G%
5a`}DTB[Co C[pDPx,#:G 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。
w#1dO~ 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
g\.N>P@Bu Vg+SXq6G
zXD@M{ Z~|J"2. 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
'!I?C/49k oN$ZZk
R
}cT}G;L'- FX^E | 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
bDo'hDmW 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
OS
6 )` 表2:基于阈值振幅的输入和输出 P2p^jm
'YG`/@n; 此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。
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V#6 图8. M-ary Threshold Detector参数
`R> O5Rv
T82_`u (+_J0i t 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
RFC;1+Jn #J!?
:(m: 运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。
t>fB@xHBB _#O?g=1 增加正交调制 54{"ni2a twtDyo(\ 我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。
{5udol5? 图10. DPSK发射器 ~c^-DAgB
agYKaM1N 这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
图11.DPSK发射器输出 {dwV-qz
yjq
)}y,tF 观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。
9zyN8v2 IO#W#wW$M 加正交解调 _D9=-^ 3(:mRb} 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。
+ LwoBn>6 图12. DPSK发送与接收器 >D<=9G(a
_iu|*h1y 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。
*eP4dGe&
mTfMuPPs[ ]S L&x:/- l.x }I"tf 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。
FQFENq''B Ic
K=E]p 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
h+UscdUl :RsPGj6 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。
1l_}O1 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。
.F2nF8 l5[xJH 使用调制器库以节省设计时间 ]3xa{h~4 lt4jnV2"a 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。
p|d9g
^ 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。
]eW|}V7A: 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
0EOX@;} CD_f[u 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。
aS vE #!jRY!2Vt 绘制多进制信号眼图 Ij1]GZ`A( k+[KD >;1 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。
?+5{HFx 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 ogqV]36Idh
b3xkJ&Z 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 *BsDHq-F~
DA$Q- 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。
_}@n_E hPz
df*(8 i4n
b# 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。
0>=) 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图