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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: 04-27
    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[ Bqt  
    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,  
    KHT RoXt  
    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 h N 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)\g IMt%  
    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 fY 0u  
    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 EG 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<%  
    _ YcIG OL  
    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 *@fVogr^  
    <.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。 a/gr1  
    " XlXu  
    绘制多进制信号眼图 T5+ (Fz  
    >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。 XSktb k  
    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 B i`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
     
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