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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。
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53w= jmkVolz 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
KD(}-zUs 图1. DPSK发射器全局参数
Cju%CE3a %=PGvu 创建一个项目 $LXz
Q>w9 l,w$!FnmR 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
]+)cXJ}6# %uUQBZ4 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。
OZCbMeB{+J 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
]A.tauSW
p]^?4 组件和观察仪应根据图3进行连接。
W]aX}>0 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
m1\+~*i “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
i,R+C.6{ 图3. DPSK脉冲发生器
sfUKH;xC Osj/={7g 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。
M[}aQWT$v ? 3'O 运行仿真 EW Z?q$ C%LXGMt 要运行
模拟,请执行以下步骤。
wVMR&R<t jjTb:Z=.'
F-&=N {+ MEled:i 查看模拟结果 0^G5 zQlj O)EA2`)E 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。
\[CPI`yQe
(;(P3h
um}%<Cy[ ->q^$#e 您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。
'G|M_ e PQJI~u9te} 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
.kT}E5
XqxmvN tpQ?E<O 对于DPSK,有5个可能的值:
{OBV+}# wiE'6CM
+/|;<K5_LI )B1gX>J\8 对于I和Q信号(见图5)
NAnccB D!{ 图5.同相和正交相位多进制信号
*l9Wj$vja M&q3xo"w 使用DPSK Sequence Decoder
#UYrSM@u s ~Xa=_+D 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。
:@=;WB*0 k __MYb 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。
("!P_Q# 图6. 测试DPSK序列编码与解码
O
S% Zp'q;h_ 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。
J}M_Ka 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
Dmq_jt J4VyP["m 使用多阈值检测器 <Z:Fnp =o? Q0 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:
rV[/G#V>{ >r8$vQ Gj
S`?L\R.: m_;<7W&p] 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。
!L|PDGD 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
YZllfw$9 \fjr`t]
LF?MO1!M <{"Jy)Uf 检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值
5U[bn=n wrJ:jTh
:.J]s<J(F 8-clL\bm 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
fHc/5uYW 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
=E~)svl6g 表2:基于阈值振幅的输入和输出 {%PgR){qR
TLWU7aj&! 此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。
QgB%\mO= 图8. M-ary Threshold Detector参数
XxeyGs^%9
[/'=M h vOnhJN 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
L2P#5B!S y%NZ(Y,v 运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。
0n('F PZB_6!}2[F 增加正交调制 uu`G<n '3'*VcL( 我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。
eJ2$DgB}t 图10. DPSK发射器 Hs>|-iDs(
Z?AX 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 xzrA%1y
.Km6
(U 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。
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9Eu1 @Z{!T)#}j 加正交解调 9d8bh4[ +GDT@,/ 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。
Oqy&V&-C 图12. DPSK发送与接收器 FXd><#U
P{tH4V23T 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。
rh+2
7"
8H<:?D/tH 9X%H$>s SIr^\iiOB 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。
`Ir{ax&H.e {S2?
} 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
o n+:{ad ,- FC 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。
q\q8xF~[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。
cZd{K[fuK $u-yw1FT 使用调制器库以节省设计时间 f.X<Mo v$_YZm{!< 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。
z&@O\>Q 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。
hErO.ad1o 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
n(.U>_
P
,]* MI" 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。
p#DJow s+RSAyU 绘制多进制信号眼图 {T2=bK~ Kp.d#W_TX 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。
J=@D]I*3 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 LRa^x44
cQOc^W 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 ,rZp(moj
,ag:w<km 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。
y^xEZD1X6- vD@=V#T [n!5!/g>j 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。
[Kc"L+H\ 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图