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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: 2023-02-01
    tP(bRQ>  
    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。 tKsM}+fq  
    W#\};P  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 "XsY~  
    图1. DPSK发射器全局参数
    t\bxd`,  
    s]8J+8 <uO  
    创建一个项目 rJQ|Oi&1i  
    mS&\m#s<  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 fX$4TPy(h  
    C(*@-N pf[  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 -LK(C`gB  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    '*;eFnmvs:  
    F20-!b  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 @=#s~ 3  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: wR+`("2{r  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” V//q$/&8(  
    图3. DPSK脉冲发生器
    _v=WjN  
    9x^ /kAB  
    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。 Afhx`J1KO  
    m1o65FsY08  
    运行仿真 >8;%F<o2  
    Jd2Y)  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 2LH;d`H[0  
    )0d".Q|v4  
    m:O2_%\l  
    {!Z_&i5  
    查看模拟结果 PjZvLK@a9)  
    OSi9J.]O  
    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。 HF[%/Tu  
    Or) c*.|\  
    $<e .]`R  
    'wlP`7&Tn  
    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。 #&c;RPac!6  
    bK%tQeT  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    -vfu0XI~  
    VD`2lGdF  
    c O>:n  
    对于DPSK,有5个可能的值: D c.WvUM  
    kR?n%`&k  
    rPvX8*) tV  
    Y8'_5?+ 0  
    对于I和Q信号(见图5) 3^yWpSC  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    'wV26Dm  
    (MiOrzT  
    使用DPSK Sequence Decoder G/44gKl  
         Tm.w+@  
    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。 @Hdg-f>y]  
    ms<uYLp  
    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。 Jd6Q9~z#  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    ^F9zS `Yz2  
    #f;1f8yrN  
    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。 n7.lF  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
     Jiylrf`o  
    >Nl~"J|]q  
    使用多阈值检测器 \1 D,Kx;Cb  
    '6J$X-  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: eG>Fn6G<g  
    A_U0HVx_  
    S9+gVR8]C  
    q[A3$y(  
    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。 e ;r-}U  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 [;8fL  
    @|A&\a-"J  
    @5GP;3T  
         pvxqeC9`  
    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 urjp&L&  
    g]JI}O*5  
    7B"aFnK;[J  
    )X$n'E  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 g~u!,Zc  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: Z i&X ,K~  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 yE{UV>ry  
    i.,B 0s] Z  
    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。 O4mWsr  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    iPNs EQ0We  
    vu >@_hv  
        
    m]pvJJ@  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    uRhH_c-6C  
    Ll48)P{+}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。 me\)JCZpb{  
    s_kd@?=`x  
    增加正交调制 Yr0i9Qow  
    sRI8znus  
    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。 :\We =oX  
    图10. DPSK发射器 <rxem(PPu  
    >pHvBFa3G  
    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 .gg0:  
    ;%9ZL[-  
    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。 _fw'c*j  
    #2,L)E\G8e  
    加正交解调 ^E*C~;^S  
    xF0*q  
    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。 PmTd+Gj$  
    图12. DPSK发送与接收器 Yy1Pipv  
    NKYyMHv6  
    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。 lph_cY3p  
    .1M>KRSr,  
    $yJfAR  
    Vdyx74xX  
        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。 `r LMMYD=  
    izA3INT  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    Zwl?*t\D  
    $% t  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 6h8NrjX  
        图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 #}?$mxME*  
    tJ3s#q6  
    使用调制器库以节省设计时间 qpCi61lTDJ  
    rR;Om1 -,  
    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。 #y%Ao\~kG  
        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。 ,oe4*b}O=.  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    H8U*oLlc  
    $ E6uA}s  
    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。 ><^@1z.J  
    cMAfW3j: ;  
    绘制多进制信号眼图 )qe o`4+y  
    #kEdf0  
    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。 SNFz#*  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 :#;?dMkTY  
    7#QH4$@1P  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 h#9)M  
    f}4h}Cq  
    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。 Zx0c6d!B  
    9G9lSj5>  
         aleIy}"  
    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。 9X~^w_cdk  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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