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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。 1QqHF$S  
    bJ /5|E?  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 +/{L#e>   
    图1. DPSK发射器全局参数
    LaMLv<)k  
    2{,n_w?Wy  
    创建一个项目 xJ8%<RR!t  
    9nSWE W  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 R,2P3lv1v@  
    v 4/-b4ET  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 C#pZw[  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    TCKu,}s  
    FqFapRX66Z  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 =}!Mf'  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: tiPa6tQ  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” ecJ6  
    图3. DPSK脉冲发生器
    9O.YOiW  
    (@0O   
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 ,3i,P(?(  
    Ey[On^$  
    运行仿真 AV8T  
    ~X(UcZ2  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 B@YyQ'  
    Fm_y&7._  
    UaG1c%7?X  
    P(k(m< 0  
    查看模拟结果 F^$led1/F  
    fl\aqtF  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 d)o!5L  
    G_H?f\/  
    Sw&!y$ed  
    ,Tagj`@bHc  
    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。 <+j)P4O4  
    {:nQl}  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    -Ng'<7  
    U:6W+p8  
    @wmi 5oExc  
    对于DPSK,有5个可能的值: zLw{ {|  
    QYb33pN|  
    F|bYWYED;  
    /c2 'dJ(H  
    对于I和Q信号(见图5) )D-c]+yt  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    2I1uX&g  
    p{dwZ_gl  
    使用DPSK Sequence Decoder M6r^L6$N  
    c?2MBtnu  
    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。 o_M.EZO  
    ?jQ](i&  
    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。 9Mp$8-=>7  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    <Peebv&v  
    RZp cXv  
    我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。 |%a4` w  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    nP~({ :l8X  
    X6+qpp  
    使用多阈值检测器 _M[,! {C  
    Q cjc ,  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: yqXH:757~  
    cV{%^0? D  
    J/!cGr( B~  
    h4pTq[4*  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 }U w&Ny  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 J~B 7PW  
    spofLu.  
    1{Mcs%W;w5  
    )\;Z4x;]U  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 x_!0.SU  
    g$:Xuw1  
    JPM))4YDR  
    6C4'BCYW(  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 \,Lo>G`!  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: tGdf/aTjy  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 XNM a0  
    kU-t7'?4  
    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。 Z4$cyL'$P  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    7`IpBm<  
    FOwDp0  
    )Rat0$6  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    Z}A%=Z\/3  
    7?gFy-  
    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。 |wEN`#.;b  
    @4(k(  
    增加正交调制 |sZ!  
    Uawpfgc}  
    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。 dm "n%  
    图10. DPSK发射器 1T_QX9  
    yL^UE=#C_  
    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 +(D$9{y   
    8l?piig#  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 CxhY$%C (L  
    :M{Y,~cP  
    加正交解调 ^ 5VK>  
    q{2I_[p  
    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。 %u^ JpC{E  
    图12. DPSK发送与接收器 {wF&+kH3  
    vkS)E0s  
    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。  rdnno  
    jJ4qR:]  
    D9mz9  
    !}\4u tHY  
    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。 5 )2:stT73  
    ^[Ua46/"m  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    dLsn\m>  
    (\"k&O{  
    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。 be5,U\&z  
    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。 fW`&'!  
    &bqT /H18  
    使用调制器库以节省设计时间 )5JU:jNy  
    .,~(%#Wl$  
    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。 G1t\Q-|l0  
    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。 YJs|c\eq?  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    @ DZD  
    }~h'FHCC+  
    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。 o]{uc,  
    E| YdcS  
    绘制多进制信号眼图 M@P 1,Y  
    {ng"=3+n  
    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。 133I.XBU  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 lT\a2.E  
    /sR%]q |L  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 G5dO 3lwq  
    Hv]7e|  
    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。 d0hhMx6$  
    p\C%%  
    .yT8NTu~0j  
    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。 T9 <2A1  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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