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    [技术]OptiSystem应用:数字调制-DPSK [复制链接]

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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 昨天 07:55
    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。 RpwDOG  
    ~X(2F#{<{  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 6>gm!6`  
    :(YFIW`59  
    图1. DPSK发射器全局参数
    5c0$oyl)M  
    创建一个项目 NXMZTZpB7  
    S.; ahce  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 N$.=1Q$F6  
    i8A-h6E  
    下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。 TDX~?> P  
    &S39SV  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    /5X_gjOL,  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 >VppM  `  
    该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: VA @  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” Vy6~O|68=  
    sD$K<nyz  
    图3. DPSK脉冲发生器
    @D$ogU,#  
    为了演示全局和DPSK参数如何影响仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。 (QS 0  
    i3cMRcS;  
    运行仿真 :Bi 4z(  
    1}~ZsrF  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 bPIo9clq  
    2O}X-/H  
    E.,  
    40O@a:q*  
    查看模拟结果 7- |N&u  
    6OR)97  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 ]:}7-;$V  
    sJMpF8   
    ^O& y ;5  
    OBf$Z"i  
    您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。 aTkMg  
    0J6* U[  
    }:S}jo7  
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    P?@o?  
    h0C>z2iH  
    对于DPSK,有5个可能的值: ,/"0tP&_;  
    Mp(;PbVD  
     +F~B"a  
    3 bT?4  
    对于I和Q信号(见图5) S{Zf}8?6$  
    )d>Dcne  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    ==S^IBG  
    使用DPSK Sequence Decoder  tYG6Gl  
    !DD4Bqez  
    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。 w,j;XPp  
    }@~+%_;  
    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。 *;l[|  
    UgD)O:xaU  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    k\RS L  
    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。 X<H{  
    BY':R-~(  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    eh8lPTKil  
    使用多阈值检测器 & x$ps  
    Wiyiq )^  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: Z*IW*f&0>1  
    u4'B  
    j=c< Lo`  
    >*\yEH9"  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 mC3:P5/c  
    由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 D~M*]&  
    FD[4?\W]#  
    cYBjsN(!A|  
    GiKhdy  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 `~\8fN  
    pktnX-Slt  
    ZZYtaVF:  
    i(*fv(z  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 +??pej]Rp  
    这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: cH5RpeP  
    -J0OtrZ  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 b}*q*Bq  
    此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。 %-B wK  
    sXtt$HID=  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    TmK8z  
    Gyrc~m[$  
    MHGaf`7ro  
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    SwaMpNXL  
    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。 ;,7m  
    Lhrlz,1  
    增加正交调制 Ocz21gl-?`  
    nU0##  
    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。 Qz"//=hC|H  
    Wys$#pJ  
    图10. DPSK发射器 N`qGwNT%G  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。 x![G'I  
    图11.DPSK发射器输出 U[:=7UABU?  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 0.c9 6&  
    L">m2/ HG  
    加正交解调 zy.v[Y1!  
    ?j)#\s2  
    我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。 K)}Vr8,V  
    0DN&HMI#  
    图12. DPSK发送与接收器 R]RLy#j  
    对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。 bJkFCI/  
    :XTxrYt28  
    C%j@s|  
    i[w&!mn%  
    正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。 Yv2L0bUo:  
    44KWS~  
    t;:Yf  
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    SpOSUpl%  
    下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。 C4t~k  
    图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。 }=.C~f]A  
    db}lN  
    使用调制器库以节省设计时间 L`fT;2  
    n A%8 bZ+  
    以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。 Y&y<WN}Q  
    在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。 t}MT<Jj  
    uKB V`I  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    W)Y:2P<.  
    正如你所看到的,通过使用DPSK调制器代替多个组件,系统的设计比图12更快。另一方面,在设计数字调制发射器时,您无法访问所有的内部信号,这有助于您进行测试并理解设计过程中会遇到的挑战。 XhN?E-WywQ  
    E.-2 /'i  
    绘制多进制信号眼图 gKgdu($NJ  
    ey\(*Tu9  
    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。 |uX&T`7?-  
    ''k}3o.K[  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 ;!OME*?m<  
    I*mBU^<9V  
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 ,4}s 1J#  
    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。 +eop4 |Z  
    \lyHQ-gWhc  
    |HPb$#i  
    主要参数是PRBS的比特率。 它应该是二进制比特率除以每个码元的比特数,例如,M位比特率。 这与阈值检测器中使用的值相同。 ZS@R?  
    ?+$EPaC2  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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