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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:
$E(XjuS -NM0LTF
\
Aq;Q? zuL7%qyv 对于I和Q信号(见图5)
3+YbA)i; 图5.同相和正交相位多进制信号
tkuc/Z/@ x:5dCI
使用DPSK Sequence Decoder
FN
)d1q(~ I__ 4I{nI 我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制
序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。
We`'>'W0 8SnS~._9 为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。
[cU,!={ 图6. 测试DPSK序列编码与解码
}fIqH4bp lr('k`KOQ 我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。
xRDiRj 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
`1p 8C% FWPW/oC 使用多阈值检测器 A%ywj'|z zTCP)x 下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的
系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件:
s` >H 3;$bS<>
r(uP!n1+ RTd^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
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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 6S*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:@7S 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。
be_C>v p( HyRCH 使用调制器库以节省设计时间 xf[zE Et 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