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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
    O25m k X  
    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。 &y:CW>T$/X  
    J^H =i)A  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 |ViU4&d*  
    图1. DPSK发射器全局参数
    c>Z*/>~  
    @oH[SWx  
    创建一个项目 kN'Thq/ZE  
    z<a2cQ?XQ  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 Ob&W_D^=N  
    >,g5Hkmqr  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 lpEDPvD_Vm  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    I5pp "*u  
    ]O@"\_}  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 _p4}<pG  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: mCb 9*|  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” tjb/[RQ  
    图3. DPSK脉冲发生器
    lIDl1Z@Z  
    6/y* 2z;  
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 ?6:cNdN  
    8gpBz'/,  
    运行仿真 Hcl"T1N*  
    IrO +5w  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 Wu{&;$  
    *h,3}\  
    #Go(tS~o  
    B8 2,.?  
    查看模拟结果 vo b$iS`>=  
    7s]Wq6  
    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。 R@ QQNYU.D  
    $HRed|*.C  
    |9]PtgQv7  
    MuSaK %  
    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。 <P pYl  
    y"R("j $  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    Dm4B  
    "8t\MKt(  
    o4'v> b  
    对于DPSK,有5个可能的值: s-5wbi.C  
    T:#S86m  
    6<76O~hNZ  
    Sf5]=F-w  
    对于I和Q信号(见图5) Kfd_uXL>  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    _sm;HH7'*  
    yam}x*O\xn  
    使用DPSK Sequence Decoder $F1_^A[  
         : ~'Z(-a  
    我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。 ,9UCb$mh  
    qhwoV4@f  
    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。 `G0*l|m>  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    KZi' v6  
    ^teaJy%  
    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。 G:hU{S7  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    u7(];  
    Okoo(dfM  
    使用多阈值检测器 tWRf'n[+]  
    ioWJj.%  
    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: NY 4C@@"  
    Dpj-{q7C  
    y*(_\\  
    #jgqkMOd,j  
    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。 0k.v0a7%  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 w #<^RKk  
    kyK'  
    OT%V{hD  
         ,$PFI(Whk  
    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 'oCm.~;_  
    @jKDj]\  
    A8mlw#`E8b  
    rx}*u3x=  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 D8EeZUqU  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 4D GY6PS  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 fo;6huz  
    t,1in4sN  
    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。 zw< 4G[u  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    /bi6>GaC:E  
    drs-mt8  
        
    h$|3dz N  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    a0{[P$$  
    $(XgKq&xWZ  
    运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。 {GK(fBE  
    )ib7K1GJ  
    增加正交调制 _o&94&  
     2aFT<T0  
    我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 7}A5u,.,ht  
    图10. DPSK发射器 d4% `e&K]'  
    "0b?+ 3_{G  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
        图11.DPSK发射器输出 Hw y5G ;  
    xl3zy~;M  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 jp% +n  
    ia_Z\q  
    加正交解调 Y+5"uq<'  
    487YaioB$  
    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。 ^DzL$BX  
    图12. DPSK发送与接收器 +8^5C,V  
    YWSz84d  
    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。 di--:h/  
    ka!Bmv)  
    0hFH^2%UY  
    B~WK)UR  
        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。 r?>Vx -  
    G5Je{N8W  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    _O"L1Let  
    {x7=;-  
    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。 FOeVRq:#  
        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。 c%ZeX%p  
    VccM=w% *  
    使用调制器库以节省设计时间 0r0c|*[+4z  
    hHCzj*5  
    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。 \Bt =bu>Z  
        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。 R!@|6=]iG  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    Q! Kn|mnN  
    ax4*xxU  
    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 fyBw  
    3R'.}^RN  
    绘制多进制信号眼图 l6V%"Lo/)  
    cES;bwQ  
    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。 vc )9Re$  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 K*HCFqr U"  
    iD.0J/  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 2H[=l Y  
    +mivqR~{{  
    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。 ^eT@!N  
    'G<}U343=8  
         /X@7ju;   
    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。 f( ]R/'o  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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