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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。 ]t]s/;9]K  
    n@w$5y1@  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 D %~s  
    图1. DPSK发射器全局参数
    Q~]#x![u0  
    J=W"FEXTL7  
    创建一个项目 hRSRz5 J}  
    D52ELr7  
    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<)7,i`F  
    IZeWswz  
    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。 y!fV+S,  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    qR!SwG44+  
    SZH,I&8  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 T<~NB5&f  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: MsCY5g  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” ^ _KHw  
    图3. DPSK脉冲发生器
    [2.uwn]i  
    ~:Dr]kt  
    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。 U$6N-q  
    ZeF PwW  
    运行仿真 $@[6jy  
    I :%(nKBK  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 c3]ZU^  
    SfQ ,uD6  
    lM"@vNgK  
    ?%(8RQ  
    查看模拟结果 \MQ|(  
    zCj]mH`es'  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 HE. `  
    ~c,HE] B  
    #0"Fw$Pc  
    bTE%p0  
    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。 cD Z]r@AQ  
    &(-+?*A`E  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    GUE 3|  
    G/\t<>O8o  
    qYZX, x  
    对于DPSK,有5个可能的值: g5lf- }?  
    I/rq@27o  
    3D[IZ^%VtM  
    |Spy |,/  
    对于I和Q信号(见图5) =K~<& l8  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    B<J} YN  
    _a"5[sG  
    使用DPSK Sequence Decoder w0x, ~  
    _n@#Lufx  
    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。 3i=+ [  
    m^@,0\F  
    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。 O8"kIDr-  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    L0Bcx|)"$`  
    :% )va  
    我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。 -("sp  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    6%~ Z^>`N  
    bEyZRG  
    使用多阈值检测器 03L+[F&"?  
    LJ`*&J   
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: 6MvjNbQ  
    ,IF3VE&r  
    CWdA8)n.  
    q+5g+9  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 ob05:D_bc9  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 <XiHQ B!  
    R$k4}p  
    py VTA1  
    >VM@9Cph  
    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 v\PqhIy"  
    [KMW *pA7  
    |RS9N_eRt  
    b^_#f:_j  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 {.qeVE{  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 8+5# FC7  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 |N/Grk4  
    | s%--W  
    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。 S#_g/3w  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    3cfW|J  
    dU<\ FW_  
    P|HxD0c^u  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    #pO=\lJ,  
    k/o"E  
    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。 Ndq/n21j  
    L"{qF<@V7&  
    增加正交调制 >uT,Z,7O  
    6RV42r^pf  
    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。 r0t4\d_&  
    图10. DPSK发射器 nb dm@   
    no_;^Ou?  
    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 7.mY@  
    pW$ZcnU  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 BBuI|lr  
    qM78s>\-h  
    加正交解调 (37dD!  
    @i2"+_}*  
    我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。 }zC9;R(E  
    图12. DPSK发送与接收器 ;]c@%LX  
    -!i1xR (;h  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 )tYu3*'  
    -i93  
    S v3O${B|  
    AB(WK9o  
    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。 ~ +DPq|-O  
    EMy>X  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    v2eLH:6  
    `|kW%L4  
    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。 8R|!$P  
    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。 tSibz l~  
    TL u+5f  
    使用调制器库以节省设计时间 p1t qwV  
    rSu+zS7`X  
    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。 y buKwZFC  
    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。 6[+@#IWx  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    {BV0Y.O  
    5<64 C}fE3  
    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。 RT C;Wj  
    FgwIOpqE*  
    绘制多进制信号眼图 RfoEHN  
    H!SFSgAu  
    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。 m&S *S_c  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 -sjyv/%_  
    B|WM;Y^  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 2F7(Y)  
    YMSZcI  
    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。 Q Ev7k  
    KXrZ:4bg  
    z|Y  Ms?  
    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。 `:b*#@  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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