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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
    K-@cn*6  
    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。 ?.nD!S@  
    :1#$p  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 UXHtmi|_:  
    图1. DPSK发射器全局参数
    1L3 $h0i  
    2W63/kRbU  
    创建一个项目 GbC JGqOR  
    hCj8y.X|E(  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 8: VRq  
    ;#7:}>}rO  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 }jNVR#D:  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    mDA1$fj"  
    01+TVWKX  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 q6P5:@  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: TZObjSm_v  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” P_ b8_ydU  
    图3. DPSK脉冲发生器
    z_Pq5  
    3 gW+|3E  
    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。 Q1DiEg  
    o~VZ%B  
    运行仿真 BR~+CBH  
    }y%mG&KSz  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 ~A*$+c(  
    7+P-MT  
    74KR.ABd  
    kyD*b3MN  
    查看模拟结果 Lo +H&-  
    KhyGz"I!@$  
    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。 e.;B?0QrV  
    U H6 Jvt  
    |eej}G(,m}  
    YA8ZB&]En/  
    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。 4/&.N]  
    *47%| bf`  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    c+UZ UgP  
    QV=|' S  
    U{3Pk0rZ  
    对于DPSK,有5个可能的值: f5#VU7=1F2  
    4?aNJyV%&  
    ET~^P  
    EB5 ^eNdL  
    对于I和Q信号(见图5) 12bztlv  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    ],f%: ?%50  
    L^jhr>-";  
    使用DPSK Sequence Decoder -$(2Z[  
         B|- 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。 y~rtYI  
    V}q=!zz  
    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。 = /=?l  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    K1-y[pS]E  
    <{k8 K6  
    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。 >jm^MS=  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    $_ k:{?  
    ajD/)9S  
    使用多阈值检测器 ,<=_t{^  
    PkDh[i9Z|  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: 3x E^EXV  
    gg :{Xf*`  
    v`~egE17  
    qk!,:T  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 @)3orH  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 dqw0ns.2  
    gnZc`)z  
    Dmn{ppfyb  
         Qy| 6A@  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 =b#,OXQ  
    NE-c[|rq  
    Q%_MO`<]$  
    5m rkw  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 Trml?zexD  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 6i*LP(n  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 ZgL]ex  
    wWB^m@:4  
    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。 EdS7m,d  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    O|0}m  
    604^~6  
        
    @s~*>k#"#  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    4XArpKA  
    5@{~8 30  
    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。 hE}y/A[  
    '=>l& ;  
    增加正交调制 C: a</Sl  
    8POLp9>X  
    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。 o\:vxj+%*  
    图10. DPSK发射器 @z7$1pl}  
    3Cl&1K #5  
    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 5Q@4@b{C  
    ^h"F\vIpV  
    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。 K7]IAV  
    >D*%1LH~V  
    加正交解调 Ox"SQ`nSj'  
    hquN+eIDH  
    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。 w!m4  
    图12. DPSK发送与接收器 S *K0OUq  
    aUEnQ%YU"  
    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。 !_j6\r=  
    >d5L4&r  
    z]R)Bh  
    kaZ_ra;<  
        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。 _ }:#T8h  
    ~`o%Y"p%rv  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    wlfq$h p  
    A=pyaU`aE  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 y'U-y"7y  
        图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 !jyy`q=  
    bDM;7fFp$  
    使用调制器库以节省设计时间 #=aTSw X  
    PZO8< d  
    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。 (c1Kg   
        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。 Z^ }4bR]  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    zr[|~-  
    $h8,QPy  
    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。 s f<NC>-  
    0;x<0P  
    绘制多进制信号眼图 xY1@Ja  
    ?4MZT5 .  
    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。 [HSN*LXe  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 %3 VToj@`>  
    ^ lM.lS>)  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 (pkq{: Fs  
    .+dego:  
    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。 2N}h<Yd 9  
    2qfKDZ9f^  
         q;H5S<]/  
    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。 Ai.^~#%X  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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