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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。 ^k!u  
    P}-S[[b73s  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 qx}*L'xB  
    图1. DPSK发射器全局参数
    -i4hJC!3  
    }$:ha>  
    创建一个项目 bbWW|PtWwP  
    &9xcP.3  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 EHt(! ;?q  
    X{qa|6S,F  
    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。 _61tE  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    |tO.@+[uqP  
    dV"Kx  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 {;hR FQ^b  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: ,D`\ R V  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” >F/5`=/'h  
    图3. DPSK脉冲发生器
    XMpE|M! c  
    !3o]mBH8  
    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。 ~uJO6C6A  
    vFK(Dx  
    运行仿真 U?ZxQj66}  
    kk aS&r>  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 I0sw/,J/Z  
    `~LaiN.  
    !r+SE  
    *w1R>  
    查看模拟结果 s?&UFyYb,  
    )eBCO~HS  
    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。 )(`,!s,8)  
    !(qaudX{>k  
    =UF mN"  
    /x&52~X5-  
    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。 R?l={N=Wf  
    0EUC8Ni  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    yzz(<s:o/  
    {c=H#- A  
    K<"Y4O#]  
    对于DPSK,有5个可能的值: }_cX" s  
    =bb)B(  
    h?&S*)1  
    5i&+.?(Z=  
    对于I和Q信号(见图5) S{)'1J_0  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    8MCSU'uQ  
    fngk<$lvg  
    使用DPSK Sequence Decoder *AI?md  
    (k>I!Z/&2  
    我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。 fvw&y+|y!  
    hgF4PdO1e  
    为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。 !T26#>mV  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    q=uJ^N  
    c`!8!R  
    我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。 \oAxmvt  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    LF_am*F  
    <@H=XEn  
    使用多阈值检测器 \ dZD2e4  
    2]-xmS>|b  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: j*@EJ"Gm>  
    yI}_ U  
    W$?Bsz)  
    F5/,H:K\  
    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。 .k:Uj-&  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 T\$r|  
    sBWLgJz?C  
    9y5nG  
    K7gqF~5x~  
    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 l9w/T  
    /? HLEX  
    1N\-Ku  
    <LOas$  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 NW@guhK.  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: )l*6zn`z  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 zrCQEQq  
    +#0,2 wR#  
    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。 'P<T,:z?  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    :TN^}RML  
    Zk75GC  
    9mfP9  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    F5;x>;r  
    334tg'2]  
    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。 9x9~u8j  
    7"Iagrgw  
    增加正交调制 XveG#oyiU  
    %y}l^P5z  
    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。 k=qb YGK  
    图10. DPSK发射器 5qx$=6PT  
    5Rec~&v  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
    图11.DPSK发射器输出 ^J$?[@qD  
    .jjv S  
    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。 Fl&Z}&5p  
    k->cqtG  
    加正交解调 N8w@8|KM  
    dk4|*l-  
    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。 ;NeN2|I]  
    图12. DPSK发送与接收器 $+.!(Js"K  
    |Y\BI^  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 p-;I"uKv  
    B\} B H  
    v22ZwP  
    L=."<,\  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 ON/U0V:v  
    nI6[y)j  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    #GT4/Ej}W  
    =jN9PzLk  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 dF/HKBJ  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 @$(@64r  
    ;+h-o  
    使用调制器库以节省设计时间 K<Qy1y~[  
    |&]04  
    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。 -^%YrWgd?  
    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。 oDEvhN T  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    <X,0\U!lL  
    IrZ!.5%tV  
    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?)fqRJL  
    dNMz(~A[Y  
    绘制多进制信号眼图 K9(Su`zr  
    7v^V]&&s  
    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。 }yW*vy6`  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 p:n.:GZ=y  
    iCrLZ" $M  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 %+,7=Wt-  
    BCtm05  
    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。 \P` mV9P  
     + Y  
    n!K<g.tjW  
    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。  H*]B7?S  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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