本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。 7M
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F:d2; 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数。 *N4/M%1P J<0d"' 图1. DPSK发射器全局参数
0g6sGz= 创建一个项目 XI|k,Ko<
8V}|(b# 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 Yi,`uJKh
S~ Z<-@S 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。 /t`,7y3T ?hGE[.(eh] 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
9l"=]7~% 组件和观察仪应根据图3进行连接。 UGd\`*Cj 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: Qu,R6G “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” pW@W-k:u *r[V[9+y-D 图3. DPSK脉冲发生器
71 %$&6 为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 7V8k =
,`RX~ H=C 运行仿真 zwU[!i)
#R:&Irh 要运行模拟,请执行以下步骤。 )XavhS~Ff
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OJ"./*H 查看模拟结果 +v
3:\# wggB^ }~ 运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 >qOG^{&x
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eUZk|be ?T_MP" 您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 \?R#ZxP@
1++g@8 7I'C'.6iM 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
ZLxa|R7 7 s{vou 对于DPSK,有5个可能的值: ~tt\^:\3~S &PRoT#,
(E)hEQ@8
~G@YA8} 对于I和Q信号(见图5) 2aCf?l( _~;%zFX 图5.同相和正交相位多进制信号
RZV6;=/ 使用DPSK Sequence Decoder d1\nMm}v
G 3,v'D5 我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。 _qf39fM;\
Sx QA*}N 为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。 *!$Z5Im O+|C<;K 图6. 测试DPSK序列编码与解码
-*4*hHmb 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。 pXl[I; 6];3h>c]N 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
Z3hZy&_I 使用多阈值检测器 I/tMFg
vs=q<Uw) 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: Rr%x;- qjhV/fsfb
hBpa"0F 0=3)`v{S@ 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。 GW;%~qH[, 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 PjEJC@n
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[Cv./hEQi
SDil\x 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 =/46;844T
=n"k gn
Rv9jLH NT*r7_e 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 9;U?_ 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: ;\2Z?Kq
ap}p?r 表2:基于阈值振幅的输入和输出 uB.kkkGZ M
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。 A_oZSUrR +m%%Bz> 图8. M-ary Threshold Detector参数
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|fS~ {:uv}4 Z 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
kaekH*m~ 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。 i>YQ<A1 i)|jLrW~e 增加正交调制 \6SjJ]o>
s/IsrcfM 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。 &R<aRE:+R K'r;#I|"J 图10. DPSK发射器 1]2]l*&3
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)。 - /\qGI 图11.DPSK发射器输出 YkWHI(p
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。 4kM/`g6?,q w7?fJ")
加正交解调 "g"a-{8
E@ U]k$M 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。 &su'znLV &[-(=43@ 图12. DPSK发送与接收器 [UzD3VPg
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。 VjM3M<!g>M
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f?sm~PwC- ~Xxmj!nOf 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。 t
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/=/Ki%hh N2}SR|. 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
kKSGC?d 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。 f"5O'QHGQK 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。 AYA{_^#+3 $5&%X'jk 使用调制器库以节省设计时间 #4'wF4DR@
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5iE 以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。 13!@LbC 在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。
QPx5`{nN h$l/wn 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
njy2pDC@ 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。 Iy9hBAg\y ={:a
N) 绘制多进制信号眼图 NZq-%bE
s7 "xDDV 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。 (G"'Fb6d 6^"QABc 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 dM-cQo:
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;tH?E 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 r<+C,h;aww
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。 X,|8Wpi=
'cs(gc0 LlQsc{Ddf 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。 YvU%OO-+, ~wb1sn3 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图