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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
    >,`/ z  
    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。 ^ b`}g  
    }B_n}<tjD  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 KLXv?4!  
    图1. DPSK发射器全局参数
    aho;HM$hjP  
    '?5=j1  
    创建一个项目 Oah}7!a)  
    DsqsMlB{  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 9jiZtwRpk  
    :YB:)wV,P  
    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。 _VR Sdr5  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    <}%>a@  
    M%:ACLYP  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 9oP8| <+  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: *&B*/HAN  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” e+=Ojo#  
    图3. DPSK脉冲发生器
    !>/U6h,_  
    $6:j3ZTXrt  
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 ASAz<H$  
    w&v_#\T  
    运行仿真 f& (u[W  
    b^PYA_k-Xn  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 E`>-+~ZUsk  
    Nm<3bd  
    ]}F_nc2L  
    KS'? DO  
    查看模拟结果 T"t3e=xA  
    6@!<' l%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。 c\.4I4uy  
    [e ;K$  
    PBr-< J  
    FgRlxz  
    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。 J']1^"_'  
    &^1DNpUZ  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    ;,Sl+)@h  
    @g""*T1:$  
    Ol"p^sqwj  
    对于DPSK,有5个可能的值: ? YX2CJ6N  
    8:-[wl/@  
    ~tDV{ml  
    "sf8~P9qy  
    对于I和Q信号(见图5) /l0\SVwa>  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    Z KnEg2a  
    UBi0 /  
    使用DPSK Sequence Decoder (C,PGjd  
         uFb&WIo1  
    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。 pF#nj`L  
    ,/|"0$p2x  
    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。 qbHb24I  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    &iL"=\#  
    qJVW :$1q  
    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。 #+QwRmJdT!  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    <;+&`R  
    0NZg[>H  
    使用多阈值检测器 \Q?r+VZ  
    ?^2(|t9KU  
    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: 4&r^mGs,  
    hFZ7{pj  
    U9IN#;W  
    *xM4nUu<~  
    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。 =c M\o{ q  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 \NS\>Q+d  
    RXb+"/   
    }X)mZyM[  
         m /JpYv~  
    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 3uz@JY"mK  
    zm9>"(H  
    U=QV^I Qm  
    4rc4}Yu,JI  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 vEvVT]g[V  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 5"c#O U  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 i(2s"Uww,  
    SI*O#K=w  
    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。 O]~cv^  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    g,7`emOX  
    ~0!s5  
        
    :7<spd(%"  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    &o= #P2Qd  
    ]P<u^ `{*  
    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。 M8ZpNa  
    J p!Q2}  
    增加正交调制 vkOCyi?c  
    BYyR-m  
    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。 D1;H,  
    图10. DPSK发射器 >>Z.]  
    LS+ _y <v=  
    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 PP.QfY4  
    :&HrOdz  
    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。 /=*h\8c~  
    =[FNZ:3  
    加正交解调 =66dxU?}  
    &{]zL  
    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。 ;x$,x-  
    图12. DPSK发送与接收器 /9,!)/j  
    93$'PwWgiF  
    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。 0WaC.C+2i  
    t4/d1qW0  
    >Olg lUzA  
    mQhI"3! f  
        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。 7](,/MeGG  
    WId"2W3M  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    B<u6Z!Pp2  
    [KLs} ~H  
    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。 X9K@mX  
        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。 [`BMi-WQ  
    --4,6va`e  
    使用调制器库以节省设计时间 P%A;EF~ v  
    7IB<0  
    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。 (/Lo44wT  
        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。 ~,WG284  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    yl/-!  
    26.),a  
    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。 5I`j'j  
    w=Ac/ 12  
    绘制多进制信号眼图 9=O`?$y  
    5R\{&  
    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。 7g8}]\i+  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 6c,]N@,Zw  
    As }:~Jy|  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 1G$fU zS  
    zP$0B!9  
    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。 tPBr{  
    B +[ri&6X\  
         XP'<\  
    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。 D!Pv`wm  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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