本
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。
Js:U1q |7KWa(V5I 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
7z{N} 图1. DPSK发射器全局参数
p5"pQeS 'pUJREb 创建一个项目 /:!l&1l:p #""T>+ 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
\HrtPm`e v2r|)c,h 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。
48S
NI 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
/V cbT >= ?v:FGO 组件和观察仪应根据图3进行连接。
HNc/p4z 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
<H#0pFB “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
@0
x 图3. DPSK脉冲发生器
YvuE:ia g9;s3qXiG 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。
"*`!.9pt Kwm_Y5`A 运行仿真 a*}>yad B1Pi+-t 要运行
模拟,请执行以下步骤。
x|AND]^Q 4*o?2P$Q
2~QJ]qo = 3(t3r::& 查看模拟结果 |Vlx: $!$If(
7 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。
SmvMjZ+7Y G=gU|& (
k{S8q?Gc f.%3G+ 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。
Zl'/Mxg T.')XKP)1N 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
Tb;,t=;u
D
vU1+y q$b4S4Z7 对于DPSK,有5个可能的值:
{jwLVKT$ 3 G<4rH]
4Z=`; z Fj |E 对于I和Q信号(见图5)
}CZw'fhVWO 图5.同相和正交相位多进制信号
0s{7=Ef L^Q;M,.c; 使用DPSK Sequence Decoder
a9 q:e 5`:d$rv 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。
X@:Y. / Bxw(pACf 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。
01&E.A 图6. 测试DPSK序列编码与解码
<]DUJuF-M |*b-m k 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。
$%M]2_W( 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
^Z\"d#A 34"PtWbV> 使用多阈值检测器 u)r:0;5 !J!&JQ| 下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的
系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件:
%\|{_]h}y Olh{<~Fv
wD$UShnm9- `jr?I {m; 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。
FIVC~LDd 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
:?y Ma$ l1O"hd'~s
Wi!"Vcn .oLV\'HAR 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
0b
n%L~KU |Ox='.oIb
4 83rU $?k]KD 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
53a^9 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
q~W:W}z 表2:基于阈值振幅的输入和输出 )u=W?5%=}
mW{> 此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。
,p(&G_ 图8. M-ary Threshold Detector参数
7OG:G z+)x
Su?cC/ >nih:5J,ja 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
XQfmD;U v*dw'i 运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。
b8YdONdy ~7*2Jp' 增加正交调制 SZ$WC8AX Qr7v^H~E4. 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。
^[Ka+E^Q 图10. DPSK发射器 )78T+7Kq
kmt1vV.9 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 Z(Y:
h4F%lGot 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。
NIbK3`1 ]PoWL;E' 加正交解调 > l0H)W (1GU 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。
p)?6#~9$ 图12. DPSK发送与接收器 yzzJKucVU:
VHl1f7%@H 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。
iQ2j ejd3(
3T
gX]J@ Nf3UVK8LtS Q%d1n*;+ 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。
NY^0$h ^IIy> 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
#eJ<fU6Da 1TGRIe) 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。
<9yh:1"X 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。
+FqE fY4j Fr 使用调制器库以节省设计时间 |C<#M< lG94^|U 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。
emnT;kJ> 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。
Km%L1Cd] 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
`V\?YS} <EN9s 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。
:Ez,GA k p`c_5!H 绘制多进制信号眼图 )S2yU<6oOt h3k>WNT7 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。
KAFR.h:p9 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 d,JDfG)
xHJkzI 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 DyGls8<\!
G7al@ 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。
tZKw(<am %KT}Map bD:0k.` 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。
Q
zaD\^OF 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图