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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
    e,f ;  
    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。 E@w[&#  
    8p (!]^z  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 Z-)[1+Hs  
    图1. DPSK发射器全局参数
    -IBO5;2_  
    +w"_$Tj@;  
    创建一个项目 aSOU#Csx  
    [E>R.Oe  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 ;rd6ko  
    F`!TV(,bY  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 F:%^&%\  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    )YuRjBcp,"  
    AG]W O8f)  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 u]HS(B,ht  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: 7zD- ?%  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” Zta$R,[9h  
    图3. DPSK脉冲发生器
    z!fdx|PUX  
    x6LjcRS|  
    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。 Kw)K A^KF  
    f1A_`$>  
    运行仿真 nV'3sUvR#  
    OI+E (nA  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 hM~eJv  
    vXephR'  
    wGPotPdE2  
    mc?';dEG  
    查看模拟结果 9"~9hOEct  
    QwBXlO?  
    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。 JwZ?hc  
    |K%}}g[<e;  
    1e/L\Y=m  
    ;4 ,'y  
    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。 Vu}806kB  
    OR]T`meO  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    PdT83vOCE  
    @0$}? 2  
    rJu[ N(2k  
    对于DPSK,有5个可能的值: C1d 04Q  
    jZRhKT  
    \/!ZA[D|E\  
    J{d(1gSZ  
    对于I和Q信号(见图5) !2z!8kI  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    "%VbI P  
    c<?[d!vI  
    使用DPSK Sequence Decoder G]4OFz+  
         0Q'v HZ"  
    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。 H)E^!eo  
    > @+#  
    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。 S_2"7  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    Zd[OWF  
    L1wZU,o  
    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。 =`-|&  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    %nWe,_PjD  
    w:}C8WKw  
    使用多阈值检测器 1Y#HcW&  
    l4KbTKm7  
    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: r'p =`2=  
    vI Vr@1S  
    FPF6H puV  
    #zt*xS[{0  
    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。 Q[uAIyv0  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 'seyD  
    yyP'Z~0  
    d8E,o7$m  
         %k2FPmA6  
    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 /THnfy \  
    wz#A1F  
    3;-^YG  
    y])).p P  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 \vCGU>UY  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: h*3{6X#(/  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 ;#&fgj  
    4PWAGuN^  
    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。 JO=1ivZl  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    MS*G-C  
    @*(4dt:V  
        
     W8]V  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    jJBnDxsA  
    ybQP E/9  
    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。 "'a* [%  
    SdJ/ 4&{ !  
    增加正交调制 g$FEEDF  
    Gr: 3{o`  
    我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 x6;j<m5Mjx  
    图10. DPSK发射器  )\ZzTS  
    Cqx v"NN  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
        图11.DPSK发射器输出 c2*`2qK#  
    Bu3T/m  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。  9S1)U$  
    !VP %v&jKm  
    加正交解调 {q3:Z{#>7  
    7NL% $Vf  
    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。 8;8c"'Mn  
    图12. DPSK发送与接收器 _w(ln9   
    [ohBPQO  
    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。 33K*qaRAD  
    fP[& a9l  
    <7XT\?%F  
    Bs8[+Ft5  
        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。 WR#0<cz(  
    a{'Z5ail  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    A}5fCx.{  
    zl%>`k!>  
    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。 3s*(uS(  
        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。 syPWs57pH  
    q; ji w#_  
    使用调制器库以节省设计时间 6CCbBA  
    wO.iKX;  
    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。 @;:>GA  
        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。 '91".c,3?  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    wRtZ `o  
    fuX'~$b.fA  
    正如你所看到的,通过使用DPSK调制器代替多个组件,系统的设计比图12更快。另一方面,在设计数字调制发射器时,您无法访问所有的内部信号,这有助于您进行测试并理解设计过程中会遇到的挑战。 "D][e'  
    &dR=?bz-A  
    绘制多进制信号眼图 r$(~j^<s  
    :I1_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。 hhI)' $  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 (Yb[)m>fQ}  
    wy,p&g)>  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 P"_$uO(5x  
    ',I0ih#Ls  
    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。 v [njdP  
    r0]4=6U  
         |=dC )Azs  
    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。 -JT/ 9IQ  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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