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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。 IE&_!ce  
,LhE shf  
在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数。 !8.En8Z<D-  
图1. DPSK发射器全局参数
2q)T y9  
:3JCvrq  
创建一个项目 Pj'62[5z  
B,3 t`  
设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 hlX>K  
82lr4  
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。 q1H=/[a  
图2. DPSK Sequence Generator组件参数
xN6>2e  
[}z?1Gj;W(  
组件和观察仪应根据图3进行连接。 e#tIk;9Xz  
该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: L >SZgmV+  
“DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” g^1r0.Sp{8  
图3. DPSK脉冲发生器
cv3L&zg M  
d-~vR(tU  
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。 vCj4;P g  
7'Lp8  
运行仿真 VsEGX@;tO  
UmJUt|  
要运行模拟,请执行以下步骤。 &GuF\wJ{7  
VSh!4z1  
d7E7f  
L^lS^P  
查看模拟结果 &`\ep9  
u=%y  
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。 (wife#)~  
#zxd;;p3  
dsV ~|D6:  
^\MhT)x  
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。 F#su5<d  
V"O 9n[|  
图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
Vn'?3Eb<  
) !i!3  
Jz0K}^Dj[  
对于DPSK,有5个可能的值: D ZVXz|g  
l8^y]M  
V~85oUc\-  
)!A 2>  
对于I和Q信号(见图5) %l,4=TQ[m  
  
图5.同相和正交相位多进制信号
hcyn  
v;Es^ YI  
使用DPSK Sequence Decoder AP0|z  
?~,JY  
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。 u#FXW_-TK  
&3I$8v|!?  
为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。 ilv_D~|  
图6. 测试DPSK序列编码与解码
'j}g  
G]-%AO{K  
我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。 4`s)ue  
图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
.U 39nd  
)6=gooe]  
使用多阈值检测器 Atd1qJ  
UT4f (Xo  
下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: j{)~QD?  
.Vmtx  
kbhX?; <`  
M6_-f ;.  
主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 &$F[/[Ds+  
由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 ^>^ \CP]  
Jn*Nao_)  
9`BEi(z  
MKC$;>i  
检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 kon5+g9q  
.b,~f  
E_3r[1l  
'00J~j~  
或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 "U{,U`@?  
这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: UfKkgq#  
表2:基于阈值振幅的输入和输出 )Oievu_"|  
&DLhb90  
此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。 c|lU(Tf  
图8. M-ary Threshold Detector参数
Sph*1c(R  
c4 5?St  
H* /&A9("  
图9. DPSK脉冲生成器和检测器
"15=ET  
BSKEh"f  
运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。 DWrbp  
YBvd q1  
增加正交调制 O&V[g>x"U  
p+[} Hxx=  
我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 43L|QFo  
图10. DPSK发射器 Rg&19 }BU  
*H" aOT^{  
这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
图11.DPSK发射器输出 m gVML&^  
\Yq0 zVol  
观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 c&*l"  
.S!-e$EJ  
加正交解调 ! =WcF5  
&XQZs`41+  
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。 AS|Rd+ .  
图12. DPSK发送与接收器 <KLg0L<W  
a5?A!k\2  
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。 7/"@yVBW  
J`<f  
zMGzReJ  
`W"G!X-  
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。 fY_%33_I$  
PN &|8_  
图13. 同相和正交相位多进制解调信号
QNArZ6UQ  
1lcnRHO  
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。 g 1@wf  
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。 *1bzg/T<  
s.:r;%a  
使用调制器库以节省设计时间 Wc|z7P~',%  
5UO k)rOf  
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。 |I^y0Q:K  
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。 G),db%,X2  
图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
<%KUdkzEP  
_z8;lt   
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。 `6F +Rrn  
7'OPjt M  
绘制多进制信号眼图 w>vH8f  
/DO'IHC.o  
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。 RmOyGSO  
图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 rk,p!}FqL  
`?uPn~,e8  
图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 *Jt8  
<HQ&-jx  
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。 hYb9`0G"2  
?@UAL .y  
+(mL~td01  
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。 Mm#[&j[Y  
图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
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