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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。 <rC%$tr  
    *6I$N>1  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 "GMU~594  
    图1. DPSK发射器全局参数
    J[lC$X[  
    $dfc@Fn^x  
    创建一个项目 _8G w Mj  
    a4:GGzt  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 M0 z%<_<}  
    W3:j Z:  
    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。 C?qRZB+W#  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    BN*:*cmUl  
    i'f w>-0  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 7FH(C`uKi  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: [>ghs_?dZ  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” "ESc^28  
    图3. DPSK脉冲发生器
    0zW*JJxV  
    [,;Y5#Y[5  
    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。 TV`1&ta  
    \$9C1@B@  
    运行仿真 CL0 lMZ  
    t/ \S9  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 z;JV3) E  
    $J1`.Q>)4  
    ~ z^?+MgZ2  
    )kep:-wm  
    查看模拟结果 qU26i"GHp  
    1!uBzO6/$  
    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。 LR=Ji7  
    =$OGHc  
    Fz#@[1,  
    ,Zmjw@ w  
    您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 '$FF/|{  
    x2v0cR"KL  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    k4Q>J,k  
    Kx9u|fp5  
    @i#JlZM_  
    对于DPSK,有5个可能的值: *}2L4]  
    S]3CRJU3`  
    (dlp5:lQz  
    |]-Zz7N)  
    对于I和Q信号(见图5) \'~ E%=Q  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    L[<#>/NPy  
    k`5I"-e  
    使用DPSK Sequence Decoder *)K\&h<{  
    J9lZ1,22  
    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。 Vn5T Jw  
    !Cgj >=  
    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。 hs7!S+[.$$  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    ZR1U&<0c@  
    [ar0{MPYd  
    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。 <,CrE5Pl  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    xMr,\r'+  
    prZ ,4\  
    使用多阈值检测器 'K4FS(q  
    a``|sn9  
    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: ~| j  eNT  
    tp`1S+'~j  
    I )mB]j  
    MtkU]XKGT  
    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。 R;DU68R  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 =}Tm8b0  
    C8K2F5c5  
    ^/BGOBK  
    wPg/.N9H  
    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 CH6 m  
    -,bnj^L  
    7^><Vh"qV  
    * zp tbZ  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 `XxnQng  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: t@!n?j I  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 O cL7] b0  
    uzdPA'u  
    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。 6+$2rS$1V  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    u1/ >)_U  
    7}&:07U  
    lp}S'^ y  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    SES.&e|!6  
    xFF!)k #  
    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。 ZA="Dac  
    529b. |  
    增加正交调制 D [+LU(  
    2j+w5KvU  
    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。 >[ B.y  
    图10. DPSK发射器 z>N[veX%  
    6 \8d6x>  
    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 `=Ip>7T&  
    (H_dZL  
    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。 B[Lm}B[  
    f30J8n"k  
    加正交解调 !Ubm 586!  
    D1rVgM  
    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。 -+ByK#<%  
    图12. DPSK发送与接收器 (p2`ofj  
    IHTim T?  
    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。 @bg9 }Z%\h  
    ko@ej^  
    d<-f:}^k0  
    %O`@}Tg  
    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。 HTh? &u\QG  
    tz):$1X_  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    ?L }>9$"  
    vx9!KWy}  
    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。 # `=Zc7gf  
    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。 +RJ{)Nec  
    S1$^ _S =  
    使用调制器库以节省设计时间 S# ]] h/  
    ^$Y9.IH"  
    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。 4K^cj2 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。 SXw r$)4_  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    lgews"  
    gC?}1]9c  
    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。 qcs) p  
    Y|R=^ =d\  
    绘制多进制信号眼图 O1v)*&NAI  
    .,u>WIUxj  
    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。 [~N;d9H+*1  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 IRbyW?/Xv  
    rf0Z5.  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 V ,KIi_Z  
    R%.`h  
    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。 D=ej%]@iw  
    vYRY?~8 C  
    ^/#+0/Bn  
    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。 PMP{|yEx"  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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