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。
P2U^%_~ PV[Bq t 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
_,,w>q6K 图1. DPSK发射器全局参数
{5%u G2g FTVV+9.l: 创建一个项目 F$tshe( Rm^3K 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
RM\A$.5 UDBMf2F] 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。
MBeubS 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
rKhhx XLu Y 组件和观察仪应根据图3进行连接。
|`N|S 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
(qG}`?219J “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
Nk#[~$Q-1 图3. DPSK脉冲发生器
DW@|H h83W;s 为了演示全局和DPSK参数如何影响
仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。
F
gi&CJ8Q v(|Arm? 运行仿真 No|T#=BZ[ I34|<3t$ 要运行
模拟,请执行以下步骤。
!HV<2q() dH5 Go9`~R
+D3w2C hDn?R}^l{ 查看模拟结果 \LN!k-c _l{`lQ} 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。
&U.U< ?RP&XrD
pXoD*o b 4r+@7hnK 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。
b.N$eJlQ& 3qlY=5Y 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
IonphTcU!
Z,jR:_p X[e:fW[e) 对于DPSK,有5个可能的值:
Z9)-kRQz=r K *QRi/O
V6L0\ 4#^E$N: 对于I和Q信号(见图5)
y#B4m`9 图5.同相和正交相位多进制信号
eBZ94rA] io[>`@= 使用DPSK Sequence Decoder
/WxCsQn :{g;J 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。
rGn6S&- +u[^@>_I0 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。
]jB`"to*} 图6. 测试DPSK序列编码与解码
(:9=M5d 2FE13{+f 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。
Jyz*W!kI 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
X-_ $jKfM _+aMP=H 使用多阈值检测器 Ib&]1ger#= (i1q ". 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:
Q"Pl)Q\ Qq|c%FZ
Fd1t/B, KHTR oXt 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。
K_Q-9j 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
L=_ /S #Z.T~~
w;wgh`ur `'vNHY 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
hN U.y .gJv})Vi
^&z3zFTp $ dR@Q?_{ 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
:#zVF[Y(2 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
[W8"Mc|ve 表2:基于阈值振幅的输入和输出 j9r%OZw{
2)\gIMt% 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。
H?4t\pSS 图8. M-ary Threshold Detector参数
t!&p5wJ*Q
"MPr'3 #ULzh&yO 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
-\[&<o@/D 2~y<l 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。
"+Kp8n6 [NU@A >H 增加正交调制 sHPK8Wsg ~j36(`t 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。
68()2v4X 图10. DPSK发射器 cR6Rb[9 N
k fY0u 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 g?gF*^_0
K9_@[}Ge 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。
w gkY\Q bNG7A[|B 加正交解调 E G J/r [l*;+N+ 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。
iTVepYv4m 图12. DPSK发送与接收器 ``,q[|
Vif)e4{Pn 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。
U1=]iG<%
_ YcIGOL M6lNdK zxrbEE Q 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。
4CK$W`V
, D} 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
D9r4oRkP* 2&0#'Tb 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。
_}l7f 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。
#^9a[ZLj0 3a?dNwM@ 使用调制器库以节省设计时间 *@fVog r^ <.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。
iHk/#a 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。
)P#xny2 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
q\d/-K 4v#A#5+O E 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。
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XlXu 绘制多进制信号眼图 T5+
(F z >8EmfjUoc 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。
XSktbk 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 "rcV?5?v~
!U~S7h} 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 Bi`m +ob
HEs .pET\ 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。
R[!%d6jDE a9p6[qOcd 3|vZ`} 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。
]Vd1fkXO0 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图