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。
QVT0.GzR Hn/t'D3 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
xV>
.] 图1. DPSK发射器全局参数
#{6VdWZ O*u
创建一个项目 Et 0gPX- S5).\1m h[ 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
q[U pP`Z% )I%M]K]F 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。
sp\6-*F 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
T"g_a|7Tj `oxBIn*BD 组件和观察仪应根据图3进行连接。
v}DNeIh~ 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
b `P6Ox3 “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
IVxJN(N^ 图3. DPSK脉冲发生器
O60T.MM` OLG)D#m(4/ 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。
$O |Xq7dp *d8
%FQ 运行仿真 nAP*w6m0j Es[3Ppz 要运行
模拟,请执行以下步骤。
aj?ZVa6 |j+JLB
Hcf"u&% @1j*\gYz 查看模拟结果 @WazSL;N eEqcAUn 运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。
9O- otAGM 6nA9r5Ghv
_N5pxe` dw6ysOR@ 您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。
,zjz "7' gbdzS6XW~ 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
PcsYy]Q/
?8753{wk LuRCkKJ 对于DPSK,有5个可能的值:
%R5- 6 myo4`oH
@0@WklAJA W(62.3d~}? 对于I和Q信号(见图5)
Csu9u'.V 图5.同相和正交相位多进制信号
",~ZO<P xZ'C(~t 使用DPSK Sequence Decoder
B/16EuH# n{W(8K6d@[ 我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制
序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。
=o~mZ/ 7=M TTO8tT3[6} 为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。
-medD G 图6. 测试DPSK序列编码与解码
+_X*one 2?qT,pN 我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。
<mJ8~ 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
g8/ ,E-u 8}BM`@MG 使用多阈值检测器 fx>QP?Z rrC\4#H[?? 下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的
系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件:
2(uh7#Q "uplk8iCJ
~"*W;|) 0`pCgF 主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。
zZd.U\"2 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
A p zC |Fx *,91
papMC"<g$ 8i^
./P 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
F^.]g@g.| O\!'Ds+gX
LT)I
?ud InL_JobE8r 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
"O#
V/( 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
Ca5LLG 表2:基于阈值振幅的输入和输出 B3yTN6-
.Tl,Ek( 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。
"kFNOyj3\ 图8. M-ary Threshold Detector参数
}x#e.}hf&
Fsl="RB7f O,7S1 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
\>9^(N ES^JRX 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。
97HI9R u-jV@Tz 增加正交调制 By9CliOy: ;I@\}!%H 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。
Y9-F\t=~ 图10. DPSK发射器 7z{N}
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 {\k }:)
#Mk3cp^Yl 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。
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6^: Aua}.Fl, 加正交解调 fVZ92Xw
B ?x 0gI
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。
r#oJch= 图12. DPSK发送与接收器 z&c}
/]0SF_dZ 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。
|aU8WRq
mcidA% OVxg9 2rC& 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。
b)#rUI|O `gCJ[ 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
a>-qHX-l B[h^] k 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。
@@-TW`G7 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。
FSz<R*2 @+~>utr 使用调制器库以节省设计时间 J"S(GL v:Gy>& 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。
o7Z8O,; 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。
XM"Qs.E 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
O3T7O`H[ xCWS 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。
p{v*/<.; h-O;5.m-P 绘制多进制信号眼图 !Ea9
fe O#):*II`9 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。
av5a2r0W1 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 a[z$ae7
3b#L*- 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 j+dQI_']x
2"shB(:z> 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。
&tf(vU;,' Sp?e!`|8 bZAL~z+ V 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。
}kItVx 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图