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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: 04-27
    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。 l e+6;'Q  
    vBy t_X  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 q5 eyle6  
    图1. DPSK发射器全局参数
    &L7u//  
    wq yw#)S  
    创建一个项目 LX<arHz  
    |-Rg].  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 0IZaf%zYc  
    Bmx+QO  
    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。 Pdgn9  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    bVfFhfh*  
    V11(EZJ/j  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 nW)-bAV<  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: ]U[y3  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” W,sU5sjA  
    图3. DPSK脉冲发生器
    Xae0xs  
    [6 d~q]KH  
    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。 0|6]ps4Z7  
    E :gS*tsY  
    运行仿真 }f rij1/G  
    7D'-^#S5  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 'XW[uK]w)  
    -,xCUG<g  
    H~Z$pk%  
    dA,irb I0W  
    查看模拟结果 +65OR'd  
    3=[#(p:  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 jbQ N<`!  
    ,m4M39MWJ  
    2!-?  
    )-qWcf?   
    您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 '5^$v{  
    N5W;Zx]  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    $H0diwl9R  
     Om%HrT  
    ]JGh[B1gh  
    对于DPSK,有5个可能的值: 3C:!\R  
    Th!.=S{Y5  
    ,E7+Z' ;  
    rbC4/9G\  
    对于I和Q信号(见图5) 3k%fY  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    U2Uf69R  
     ywQ>T+  
    使用DPSK Sequence Decoder 4}i2j  
    8(AI|"A"-  
    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|5 /N  
    bIvF5d>9#K  
    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。 3HtLD5%Q  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    T/[8w  
    )7X+T'?%  
    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。 Kmk}Yz  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    C-wwQbdG/  
    -|1H-[Y(  
    使用多阈值检测器 "hE/f~\  
    @k< e]@r  
    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: =O~ J  
    t=-t xnlr<  
    1/ZvcdYB  
    Z.Otci>J  
    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。 <5 Ye')+  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 Yg @&@S]  
    .,-,@ZK  
    g Kp5*  
    Z`FEB0$  
    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 B #[UR Z9S  
    |3Fo4K%+  
    fG *1A\t]  
    ym\AVRO{  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 >"OwdAvX  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: | c:E)S\  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 P M x`P B  
    -K"" 4SC2  
    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。 Z$UPLg3=;_  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    rP5&&Hso  
    TT85G&#  
    5} v(Ks>  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    +%O_xqq  
    t:NYsL  
    运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。 9/8#e+L  
    r>>4)<C7J  
    增加正交调制 V6c>1nZ  
    ;~A-32;Y4  
    我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 /.knZ_aJ!  
    图10. DPSK发射器 AZj `o  
    U<pG P  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
    图11.DPSK发射器输出 [lU0TDq  
     |UudP?E  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 U-U^N7  
    T[ ~8u9/  
    加正交解调 5l(8{,NDt  
    f1Z  
    我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。 A`5/u"]*D  
    图12. DPSK发送与接收器 4R c_C0O  
    Czl4^STiC  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 WxLmzSz{xD  
    FnZMW, P  
    Hm>7|!  
    Z(|@C(IL0\  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 N7wKaezE  
    eX{:&Do  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    0h3 -;%  
    tny^sG/'  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 hc2AGeZr  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 H3}eFl=i2  
    u{asKUce\  
    使用调制器库以节省设计时间 p)x*uqSd  
    UY ^dFbJ  
    以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。 4!q4WQ ;  
    在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。 f;PPB@ :`$  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    vp[;rDsIJ$  
    `<?{%ja  
    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。 J~e%EjN5e  
    5xS ze;  
    绘制多进制信号眼图 h/LlH9S:!  
    9<" .1  
    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。 &7fwYV  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 OBCH%\;g  
    B#A .-nb  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 XEUy,>mR  
    i"B q*b@  
    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。 1#Ls4+]5  
    J{69iQ  
    |}?o=bO  
    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。 Au=9<WB%H  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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