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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。 IqD_GL)Ms  
    Mv6 -|O  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 Ck!VV2U#  
    图1. DPSK发射器全局参数
    8A+SjJ4$  
    m`FN IY  
    创建一个项目 2^l[(N  
    Bn(W"=1  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 u,w:SM@*(  
    ivW(*c  
    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。 >b]S3[Q(  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    R@`y>XGNJ  
    ZAXN6h  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 uECsh2Uin  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: r9ww.PpNk#  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” q2et|QCru  
    图3. DPSK脉冲发生器
    th&[Nt7  
    :M6+p'`j  
    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。 !ki.t  
    $.[#0lCI  
    运行仿真 =%> oR  
    3dRr/Ilc  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 gw}Mw  
    Yl.0aS  
    &[ ;HYgp  
    <E0UK^-}  
    查看模拟结果 4X *>H  
    Z"uY}P3  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 MC { 2X  
    j7)Ao*WN  
    [Ts"OPb% ~  
    n2I V2^ "  
    您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 ]hbyELs  
    Y "VY%S^  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    tT79 p.z B  
    izx#3u$P  
    Yp:KI7  
    对于DPSK,有5个可能的值: jvQ*t_L  
    xSBc-u#< G  
    Bdu&V*0g  
    //4Xq8y  
    对于I和Q信号(见图5) u3o#{~E/#  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    NZ3/5%We/  
    $e /^u[~:  
    使用DPSK Sequence Decoder gL3"Gg3  
    !0dNQ[$82  
    我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。 }nMPSerE  
    Zw~+Pb  
    为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。 _BDK`D  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    B.L]Rk\4  
    E=#0I]v[  
    我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。 O1`9Y}G(r  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    (k|_J42[  
    <Engi!  
    使用多阈值检测器 %zO h  
    bN3#{l-`  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: r]0 lo-  
    YLVPAODY  
    v$ub~Q6W  
    ;IpT} ,  
    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。 gy;+_'.j   
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 5P'p2x#U  
    cDI [PJ9  
    ru7RcYRq  
    _Dwqy(   
    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 @GvztVYo  
    >X51$wBL  
    WsD M{1c  
    2 6>ZW4Z  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 =?-ye!w  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: 8dlw-Q'S  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 o^V(U~m]  
    $\? yAE  
    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。 "t0kAG  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    +nT'I!//  
    Tdc3_<1  
    Tc+gdo>G  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    .%82P(  
    bUY>st'  
    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。 jU5}\oP@  
    r lKlpl  
    增加正交调制 84{Q\c  
    >[1W:KQA  
    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。 mP(kcMT "  
    图10. DPSK发射器 8L1ohj  
    NzW`B^p  
    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 -uH#VP{0M  
    8+Td-\IMk  
    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。 d O~O |Xsb  
    \))=gu)I  
    加正交解调 Ia'ZV7'  
    Nlj^D m  
    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。 tM#lFmdd\P  
    图12. DPSK发送与接收器 ^Eo=W/   
    Cz8f1suO4  
    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。 Gx 72  
    e9E\% p  
    _aPh(qprc  
    wI5Yn h  
    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。 uZi.HG{<)  
    &ciN@nJ|$z  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    9V.u-^o&  
    I_q~*/<h  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 Vj!rT <@  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 @WKzX41'  
    LA[g(i 7  
    使用调制器库以节省设计时间 Cbs5dn(Y  
    J4YBqp  
    以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。 (7DXRcr<  
    在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。 n$:IVX"2b  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    /(8a~f&%r  
    HBB{m  
    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。 wdvLx  
    wJlX4cT4YV  
    绘制多进制信号眼图 j:bgR8 %e  
    } 17.~  
    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。 NS C/@._  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 iL7VFo:Q  
    vJ`.iRU|  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 Xe+,wW3YF  
    jn.C|9/mj  
    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。 7}_!  
    &5t :H 8b  
    |p00j|k   
    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。 `O6:t\d@  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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