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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。 >4:d)  
    7]ieBUf S  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 #[93$)Gd!  
    图1. DPSK发射器全局参数
    PRKZg]?  
    /:{%X(8  
    创建一个项目 swKkY`g  
    *rxr:y#Ve  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 gFDnt  
    N]<(cG&p  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 LP<A q  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    <`H0i*|Ued  
    R.~[$G!  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。  g'0CYY  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:  bGRt  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” i?00!t  
    图3. DPSK脉冲发生器
    dP5x]'"x  
    x 7j#@C  
    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。 _( W@FS  
    &#r+a'  
    运行仿真  Z>[7#;;  
    j8Z,:op  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 91-bz^=xO  
    aZfMeW  
    _;lw,;ftA  
    9}573M  
    查看模拟结果 &w@]\7L,:  
    +-9vrEB  
    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。 D=tZ}_'{t  
    lCi{v.  
    =ily=j"hK  
    lqzt[zgN  
    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。 oA1_W).wJ  
    s**<=M GK  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    G\.~/<Mg+  
    SZykG[  
    H4/wO  
    对于DPSK,有5个可能的值: c9(3z0!F ?  
    }^"6:;,  
    9 {4yC9Oz>  
    T$Z9F^w  
    对于I和Q信号(见图5) N& _~y|  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    @d75X YKu  
    ;>6< u.N  
    使用DPSK Sequence Decoder NOb`)qb  
    J<) qw  
    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。 _Q V=3UWP  
    +WX/4_STV  
    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。 "c^!LV  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    9zaN fs  
    R@e'=z[%1  
    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。 H]TdW;ZbZ  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    MP]<m7669*  
    2YD\KXDo  
    使用多阈值检测器 V<ESj K8  
    4u{S?Ryy  
    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: <_?zln:4.  
    c*USA eP  
    XS<>0YM  
    Ufr@j` *  
    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。 rd <m:r  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 Pt]>AW;i  
    0K!3Ny9(  
    hlVye&;b8  
    *$p*'vR  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 J^!;$Hkd  
    5_yQI D%Sq  
    {UiSa'TR1b  
    | dQ>)_  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 ep>!jMhJa  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: ^FCXcn9  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 MK< y$B{}  
    E)b$;'  
    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。 So%X(, |  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    >P6"-x,["  
    2.qPMqH  
    C6+ 5G-Z  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    A(Ct^/x-  
    ~ |G&cg  
    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。 Mf5j'n  
    1" '3/MFQ8  
    增加正交调制 4.A^5J'W  
    # :+Nr  
    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。 5epI'D  
    图10. DPSK发射器 3:nhZN/95T  
    ?0qVyK_1  
    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 @N'n>8Wn  
    U~G7~L &m  
    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。 .1QGNW  
    `kKssU<  
    加正交解调 j?T'N:Qd  
    f-U zFlU  
    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。 srS!X$cec  
    图12. DPSK发送与接收器 I| TNo-!$  
    r[9m-#)>  
    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。 J"gMm@#C4  
    !$)reaS  
    .ARYCTyG  
    bW yimr&B  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 "O$bq::(]e  
    [8ZDMe  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    m:BzIcW<\  
    $v>q'8d  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 5SFr E`  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 rzY)vC+ZT  
    'h$:~C  
    使用调制器库以节省设计时间 ?;~!C2Zs  
    +'F;\E  
    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。 FgdnX2s J  
    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。 \p^V~fy7rU  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    !Uiq3s`1T  
    Va!G4_OT  
    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。 n%Oi~7>  
    5Fydh0.  
    绘制多进制信号眼图 FDo PW~+[  
    {lK2yi  
    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。 gUiO66#x  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 {7y;s  
     9q X$  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 ED0cnr\yG  
    ~EtGR # N  
    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。 ]*dYX=6  
    z|s(D<*w  
    pPL=(9d  
    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。 # epP~J_f  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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