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infotek 2024-08-29 07:52

OptiSystem应用:数字调制-DPSK

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。 Lf0Hz")  
}7=a,1T  
在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数。  29sgi"  
图1. DPSK发射器全局参数
4nl>&AV  
\;7DS:d@  
创建一个项目 B E"nyTQ  
zW0AB8l  
设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 dWqFP  
9x?;;qC"m9  
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。 Yn<0D|S;X  
图2. DPSK Sequence Generator组件参数
R\.huOJh  
@5?T]V g  
组件和观察仪应根据图3进行连接。 TLSy+x_gX  
该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: p fBO5Ys  
“DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” ==XP}w)m  
图3. DPSK脉冲发生器
" DlC vjc  
[BQw$8 +n_  
为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 uPF yRWK  
|~HlNUPR  
运行仿真 pz&=5F  
:x{Q  
要运行模拟,请执行以下步骤。 tt^ze|*&t  
9>i6oF]Oq  
40#KcbMa|  
<Y#R]gf1  
查看模拟结果 *}_/:\v  
pK8nzGQl7  
运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 -YuvEm#f  
?UfZVyHv+  
42wcpSp  
,{Ab=xV  
您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 "qj[[L Q  
m_(hCY=Q$  
图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
pt4xUu{  
s^oNQ}  
zJnVO$A'  
对于DPSK,有5个可能的值: P+b^;+\1s  
eYcx+BJ  
c}QJ-I   
.u*].As=  
对于I和Q信号(见图5) Yjl0Pz .q  
  
图5.同相和正交相位多进制信号
=+"'=o  
1}BNG,n  
使用DPSK Sequence Decoder DrEtnt   
AfEEYP)N  
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} ati  
WsV3>=@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。 qE{cCS  
图6. 测试DPSK序列编码与解码
.]e6TFsrO  
Q'a N|^w"f  
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?,*fp8  
图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
Dgm%Ng  
YW{V4yW  
使用多阈值检测器 Q#Y3%WF  
8QN8bGxK   
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: NNE,| :  
cA%U  
/a(zLHyz)  
668bJ.M\O  
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。 9Bk}g50$#  
由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 )/Xrhhx  
|+:ZO5FaO  
ee_\_"  
oPy zk7{  
检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 "J5Pwvs-  
`fkri k  
DjIswI1I  
48g^~{T4O  
或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 7h]R{_  
这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: t60/f&A#7H  
表2:基于阈值振幅的输入和输出 zzQH@D1  
93Gur(j^  
此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。 (A'q@-XQ  
图8. M-ary Threshold Detector参数
E E|zY%  
NydW9r:T  
i 9tJHeSm  
图9. DPSK脉冲生成器和检测器
N`Xnoehu  
=+h!JgY/L  
运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。 _Af4ct;ng  
 DiQkT R  
增加正交调制 4<g72| y  
_*$B|%k   
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。 _O;~ }N4u  
图10. DPSK发射器 /C"s_:m;3  
m90R8  V  
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 8Qz7uPq  
d+2O^of:T  
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。 0bxvM  
=P;;&j3Z  
加正交解调 !J=;Z9  
f5b`gvCY,#  
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。 a61eH )a  
图12. DPSK发送与接收器 ^1,Eo2yN  
K}=8:BaUL  
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。 kw^Dp[8X  
DYKV54\ue  
T:S{3  
sR>;h /  
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。 N"x\YHp  
_d0-%B 9m  
图13. 同相和正交相位多进制解调信号
#or oY.o  
TnBGMI,g'  
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。 FV6he [,  
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。 KvJP(!{  
YeExjC  
使用调制器库以节省设计时间 DET!br'z5  
h NOYFH  
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。 2V2x,!  
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。 3Ra\2(bR  
图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
W3V{Xk|  
]b~2Dap  
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@?,rZQ^V  
FX|lhwmc(  
绘制多进制信号眼图 zj$_iB`9  
ilRm}lU|x  
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。 C|d!'"p  
图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 E2h;hr;W  
0o=6A<#x  
图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 jdg ~!<C  
p]V-<  
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。 af?\kBm  
ptWG@"j/b  
\, %o>M'  
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。 H8<7#  
图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
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