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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 正序阅读 楼主  发表于: 2023-02-01
    ~gI{\iNF/  
    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。 1^dJg8  
    /ahNnCtu?1  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 ++}\v9Er  
    图1. DPSK发射器全局参数
    Q<6P. PTya  
    Cs@ +r  
    创建一个项目 xU S]P)R  
    C}?0`!Cc%  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 zSv^<`X3  
    #FYAV%pi  
    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。 z[#Fog  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    JI|6B  
    V (rr"K+  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 Jqr)V2Y  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: 1%J.WH6eQ  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” )9=(|Lp  
    图3. DPSK脉冲发生器
    J$9:jE-4  
    h?UVDzI!O  
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 ~%#mK:+  
    Nf9fb?  
    运行仿真 K{cbn1\,H  
    /^#G0f*N  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 p|XAlia  
    Rt(J/%;  
    +VU4s$w6  
    va|rO#.=  
    查看模拟结果 ;\y ;  
    ~S; Z\  
    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。 *~z#.63oZ  
    gJ3c;  
    jU=<r  
    wH"kk4^  
    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。 },+~F8B  
    F6S~$<  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    I<h=Cj[[  
    Omag)U)IPh  
    sI 4yG  
    对于DPSK,有5个可能的值: $E(XjuS  
    -NM0LTF  
    \ Aq;Q?  
    zuL7%qyv  
    对于I和Q信号(见图5) 3+YbA)i;  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    tkuc/Z/@  
    x:5dC I  
    使用DPSK Sequence Decoder FN )d1q(~  
         I__4I{nI  
    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。 We`'>'W0  
    8SnS~._9  
    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。 [cU,!={  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    }fIqH4bp  
    lr('k`KOQ  
    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。 xRDiRj  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    `1p 8C%  
    FWPW/oC  
    使用多阈值检测器 A%ywj'|z  
    zTCP )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: s` >H  
    3;$bS<>  
    r(uP!n1+  
    R Td^ImV  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 s3lJu/Xe{  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 t]m!ee8*X<  
    }. %s xw  
    ZTf_#eS$  
         sp8[cO=  
    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 W7!.#b(hU  
    6 S*zzJ.0K  
    kEK[\f VE  
    l]vohLz 3!  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 Oje|bxQ  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: I]sqi#h$2W  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 \j:gr>4  
    ATO 5  
    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。 wr@GN8e`  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    )y\BY8  
    $y6rvQ 2>S  
        
    sQ(1/"gb  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    j:?N!*r=  
    7&t~R}&|  
    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。 RdkU2Y}V  
    LD@7(?mlU  
    增加正交调制 ,^+#M{Z  
    vU9~[I`^p  
    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。 B? TpBd  
    图10. DPSK发射器 zg0%>iqO  
    77_g}N  
    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 I3ho(Kdi  
    x#o?>5Qg?  
    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。 LI:?Y_r  
    T:@7 S  
    加正交解调 9C1b^^Kb  
    09x+Tko9;*  
    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。 _}z_yu#jY  
    图12. DPSK发送与接收器 .='3bQ(UZ4  
    !a)s`  
    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。 8+L7E-  
    $Gd5wmb!  
    IE@ z@+\(  
    FB.!`%{  
        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。 ${CYDD"mdy  
    ){jqfkL  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    w1.MhA  
    wC(XRqlE  
    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。 SDJ;*s-  
        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。 b e_C>v  
    p( HyRCH  
    使用调制器库以节省设计时间 xf[z EEt  
    Wu]/(F  
    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。 JgxA^>|9;  
        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。 qU}lGf!dVn  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    ^,~N7`  
    SAQs {M  
    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。 '[n)N@h  
    \kfcv  
    绘制多进制信号眼图 4*YOFU}l  
    @OBHAoz%/  
    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。 )Xq@v']%~9  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 y`\mQ48V  
    - a   
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 zZ<ns+h  
    XTIu(f|d_;  
    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。 ;`;G/1]#9  
    'MSEki67  
         @*bvMEE  
    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。 V@ LN 1|  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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