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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: 2024-08-29
    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。 ! qF U  
    =jWcD{;1I}  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 ?m RGFS  
    图1. DPSK发射器全局参数
    2c Pd$j  
    YH 5jvvOI  
    创建一个项目 a*oqhOTQ  
    t\/i9CBn  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 _$oN"pj  
    @5i m*ubzM  
    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。 DF>LN%a~  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    Uh9p ,AV  
    oXQzCjX_   
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 :L E&p[^  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: ^>3q@,C]c  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” hS?pc<~`#  
    图3. DPSK脉冲发生器
    ]rpU3 3  
    )U?O4| \P  
    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。 [#}0)  
    6hW ~Q  
    运行仿真 VN5UJ!$?J  
    feI%QnK)U  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 D #`o  
    Ui^~A  
    wd 4]Z0;  
    }r+(Z.BHM  
    查看模拟结果 vzr?#FG  
    ;g:!WXd  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 O>h,u[0  
    Zs$Qo->F  
    b!h*I>`  
    'UW(0 PXw  
    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。 EINjI:/D  
    ,bLHkBK  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    !ULU#2'1  
    h^)R}jy+f  
    8n[6BF);  
    对于DPSK,有5个可能的值: sv g`s,g  
    vz[-8m:f  
    @lYm2l^  
    w,,QXJe{Z_  
    对于I和Q信号(见图5) b,k%n_&n  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    %/K'VE6pb  
    =Fd!wkB'{  
    使用DPSK Sequence Decoder 4Z& i\#Q  
    iK(G t6w  
    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。 6r x%>\UkS  
    #TXN\YNP  
    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。 (F<VcB  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    #JOWiO0>  
    sp2"c"_+  
    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。 _0v+g1x  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    ZSBa+3;z  
    {Xc^-A[~  
    使用多阈值检测器 z)Yk&;XC  
    Zgw;AY.R>  
    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: wU9H=w^  
    fpDx)lQ  
    [\Ks+S  
    {hXIP`  
    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。 5Oa`1?C1  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 9(\eL9^  
    WeqE 9@V  
    $RFy9(>  
    9i&(VzY[=  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 HP$GI  
    d>RoH]K4  
    ="k9 y  
    (O$PJLI  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 P ,%IZ.  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 3y[uH'  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 e(5 :XHe  
    ?)Psf/  
    此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。 3 N5un`K7  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    CJDnHuozc  
    i42M.M6D$  
    n]15 ~GO.  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    *an^ 0  
    56|o6-a^  
    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。 JlM0]__v  
    >q}Ns^ .'  
    增加正交调制 j,]KidDWm  
    e[Tu.$f-  
    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。 %![%wI?  
    图10. DPSK发射器 h()Ok9]  
    p#]D-?CM)  
    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 $$,/F  
    G$eA(GE   
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 hS( )OY  
    E1=WH-iA0  
    加正交解调 EAdr}io  
     3ih3O  
    我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。 oy;g;dtq  
    图12. DPSK发送与接收器 <hJ%]]  
    (i 3=XfZ!C  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 XBmAD!  
    J&B>"s,  
    0LjF$3GpZ  
    rryC^Vma  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 T[?toqkD>z  
    VV$$t;R/  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    :4&q2-  
    y<h~jz#hkq  
    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。 vC# *w,  
    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。 <r8sZrY  
    4@Q`8N.  
    使用调制器库以节省设计时间 bXx2]E227  
    GY%2EM(  
    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。 wa)E.(x  
    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。 THOXs; k0  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    MnQ4,+ji-  
    wT taj08D  
    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。 0sQt+_Dl%L  
    <%SG <|t  
    绘制多进制信号眼图 'X$J+s}6&  
    2fa1jl  
    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。 bW/^2B  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 0tFR. sS?  
    jNC@b>E?~  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 qgk-[zW#  
    k;fy8  
    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。 FxkxV GZ"  
    ac2G;}B|  
    3SeM:OYq]s  
    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。 $YPU(y  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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