本教程的目的是演示如何使用OptiSystem組件庫設計(jì)8 DPSK脈沖發生(shēng)器(qì)。 本教程包含了一些(xiē)此處演示參考的項目文件。有(yǒu)關項目文件名稱，請(qǐng)參閱本教程的末尾。 建議您使用OptiSystem組件庫手冊閱以讀此處介紹的各個(gè)組件的技(jì)術(shù)說明(míng)。
在創建一個(gè)項目之前，需要使用OptiSystem定義全局參數(shù)。
圖1. DPSK發射器(qì)全局參數(shù)
創建一個(gè)項目
設置全局參數(shù)後，我們可(kě)以開(kāi)始添加組件來(lái)設計(jì)DPSK發射器(qì)。
下一步是設置參數(shù)并連接組件。 在這個(gè)設計(jì)中，對于DPSK序列發生(shēng)器(qì)組件，我們将使用圖2中給出的參數(shù)。其他組件參數(shù)将使用其默認值。
圖2. DPSK Sequence Generator組件參數(shù)
組件和(hé)觀察儀應根據圖3進行(xíng)連接。
該布局相當于DPSK脈沖發生(shēng)器(qì)。 請(qǐng)參閱OptiSystem項目文件：
“DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
圖3. DPSK脈沖發生(shēng)器(qì)
為(wèi)了演示全局和(hé)DPSK參數(shù)如何影(yǐng)響仿真結果，我們可(kě)以運行(xíng)該仿真并分析觀察儀的結果。
運行(xíng)仿真
要運行(xíng)模拟，請(qǐng)執行(xíng)以下步驟。
查看模拟結果
運行(xíng)計(jì)算(suàn)後，我們可(kě)以分析觀察儀的結果。 要顯示觀察儀的結果，請(qǐng)執行(xíng)以下操作(zuò)。
您應該看到星座圖分别顯示了X軸和(hé)Y軸上(shàng)的同相和(hé)正交相位。 圖4給出了仿真結果。對于DPSK調制(zhì)，這是一個(gè)衆所周知的結果，每個(gè)符号使用3位，無相移-8 DPSK。但(dàn)是我們隻是模拟64位，這不是所有(yǒu)的8 DPSK的組合。
圖4.8位DPSK調制(zhì)星座圖（每碼元3比特）
對于DPSK，有(yǒu)5個(gè)可(kě)能的值：
對于I和(hé)Q信号（見圖5）
圖5.同相和(hé)正交相位多(duō)進制(zhì)信号
使用DPSK Sequence Decoder
我們已經有(yǒu)I和(hé)Q多(duō)進制(zhì)信号，然而在使用正交調制(zhì)器(qì)調制(zhì)這些(xiē)信号之前，我們可(kě)以測試這些(xiē)信号是否可(kě)以被正确解碼成原始的二進制(zhì)序列。這可(kě)以使用不同的布局或重組前一個(gè)布局。
為(wèi)了比較編碼/解碼之前和(hé)之後的二進制(zhì)信号，我們應該使用諸如電(diàn)脈沖生(shēng)成器(qì)，如RZ脈沖生(shēng)成器(qì)來(lái)調制(zhì)原始二進制(zhì)序列和(hé)解碼序列。
圖6. 測試DPSK序列編碼與解碼
我們可(kě)以看到，兩個(gè)示波器(qì)的電(diàn)信号是相同的，因為(wèi)我們編碼，然後解碼的是相同的二進制(zhì)信号。如圖7所示。
圖7. 經過DPSK編碼/解碼後的電(diàn)信号
使用多(duō)阈值檢測器(qì)
下一步是使用多(duō)阈值檢測器(qì)檢測I和(hé)Q電(diàn)信号。 通(tōng)過使用阈值檢測器(qì)，我們可(kě)以恢複原始的DPSK序列，然後将序列解碼為(wèi)原始的二進制(zhì)信号。 您可(kě)以使用圖3中的系統和(hé)圖6中的組件。但(dàn)是，您将需要一個(gè)添加一個(gè)組件：
主要的挑戰是在阈值檢測器(qì)組件中設置阈值和(hé)輸出幅度值。
由于我們知道(dào)這是一個(gè)8 DPSK，輸出振幅應該是
檢測器(qì)将要求阈值來(lái)評估輸入信号以确定等效輸出電(diàn)平，假設輸入值與輸出值相同（圖8），我們将根據信号輸入設置阈值
或等效數(shù)值： - 0.85，-0.353，0.353和(hé)0.85。
這些(xiē)值将用于輸入信号與阈值之間(jiān)的比較：
表2：基于阈值振幅的輸入和(hé)輸出
此外，參數(shù)參考比特率應與多(duō)級信号比特率一緻，這是二進制(zhì)序列的原始比特率除以每個(gè)碼元的比特數(shù)：全局比特率/ 3。圖8為(wèi)兩個(gè)檢測器(qì)的參數(shù)。
圖8. M-ary Threshold Detector參數(shù)
圖9. DPSK脈沖生(shēng)成器(qì)和(hé)檢測器(qì)
運行(xíng)仿真後，您将看到二進制(zhì)源和(hé)解碼器(qì)輸出上(shàng)的示波器(qì)的結果相同（與圖7結果相似）。 如果您沒有(yǒu)合适的全局序列長度值，例如512bits，則圖形将不同。
增加正交調制(zhì)
我們已經知道(dào)如何對DPSK信号進行(xíng)編碼和(hé)解碼; 現在我們可(kě)以使用正交調制(zhì)來(lái)調制(zhì)多(duō)進制(zhì)信号。
圖10. DPSK發射器(qì)
這是建立我們的DPSK發射器(qì)的最後一步，現在運行(xíng)仿真并觀察信号輸出的頻譜（圖11）。
圖11.DPSK發射器(qì)輸出
觀察到信号的中心頻率為(wèi)調制(zhì)頻率為(wèi)550 MHz，模拟帶寬由全局參數(shù)采樣率（1.944 GHz / 2 = 972 MHz）的半值定義。 這意味着如果要增加模拟帶寬以适應更高(gāo)的調制(zhì)頻率（> 900 MHz），則應在全局參數(shù)窗口中更改每比特采樣數(shù)。
加正交解調
我們已經知道(dào)如何編碼，解碼和(hé)調制(zhì)DPSK信号; 現在我們可(kě)以使用正交解調來(lái)解調DPSK信号。
圖12. DPSK發送與接收器(qì)
對于正交解調器(qì)，頻率參數(shù)因與發射器(qì)載波頻率一樣。為(wèi)了正确地形成和(hé)縮放輸出信号，阈值頻率因此需要再次進行(xíng)調整。
正交解調器(qì)的輸出信号如圖13所示，信号與圖5中的信号基本相同，但(dàn)是它們由正交解調器(qì)低(dī)通(tōng)濾波器(qì)時(shí)會(huì)出現失真。 如果在發射器(qì)和(hé)接收機之間(jiān)添加一個(gè)信道(dào)，信号可(kě)能會(huì)有(yǒu)附加的失真和(hé)噪聲。
圖13. 同相和(hé)正交相位多(duō)進制(zhì)解調信号
下一步是比較發射機和(hé)接收機的二進制(zhì)信号。 如果系統參數(shù)正确，則應該具有(yǒu)與圖7中相同的結果。
圖12所示的布局是一個(gè)完整的8 DPSK發射器(qì)和(hé)接收器(qì)項目。 您可(kě)以使用該項目作(zuò)為(wèi)其他類型調制(zhì)的起點，如QAM和(hé)OQPSK。 有(yǒu)關軟件中可(kě)用的不同類型調制(zhì)的說明(míng)，請(qǐng)參閱OptiSystem組件庫文檔。
使用調制(zhì)器(qì)庫以節省設計(jì)時(shí)間(jiān)
以前的發射機設計(jì)需要多(duō)個(gè)組件對信号進行(xíng)編碼，産生(shēng)多(duō)進制(zhì)脈沖，并最終調制(zhì)信号。現在您可(kě)以使用包括編碼器(qì)和(hé)脈沖發生(shēng)器(qì)的脈沖發生(shēng)器(qì)庫中的組件，或者使用包括脈沖生(shēng)成器(qì)和(hé)正交調制(zhì)器(qì)的調制(zhì)器(qì)庫中的組件。
在先前的布局（圖12）中，删除DPSK序列發生(shēng)器(qì)，M元脈沖發生(shēng)器(qì)和(hé)正交調制(zhì)器(qì)以及連接到它們的觀察儀。
圖14. DPSK發射器(qì)（使用DPSK調制(zhì)器(qì)）和(hé)接收器(qì)
正如你(nǐ)所看到的，通(tōng)過使用DPSK調制(zhì)器(qì)代替多(duō)個(gè)組件，系統的設計(jì)比圖12更快。另一方面，在設計(jì)數(shù)字調制(zhì)發射器(qì)時(shí)，您無法訪問所有(yǒu)的內(nèi)部信号，這有(yǒu)助于您進行(xíng)測試并理(lǐ)解設計(jì)過程中會(huì)遇到的挑戰。
繪制(zhì)多(duō)進制(zhì)信号眼圖
OptiSystem可(kě)以繪制(zhì)和(hé)估計(jì)級兩（二進制(zhì)）信号的光學系統的BER。 當使用多(duō)進制(zhì)信号時(shí)，您無法直接估計(jì)BER值，但(dàn)您仍然可(kě)以繪制(zhì)眼圖。
圖15. PRBS生(shēng)成器(qì)來(lái)生(shēng)成多(duō)進制(zhì)眼圖的參數(shù)
圖16. DPSK系統，包括生(shēng)成眼圖的組件
在這個(gè)例子中，我們添加了眼圖工具來(lái)繪制(zhì)正交調制(zhì)器(qì)輸出上(shàng)的多(duō)進制(zhì)同相信号。
主要參數(shù)是PRBS的比特率。 它應該是二進制(zhì)比特率除以每個(gè)碼元的比特數(shù)，例如，M位比特率。 這與阈值檢測器(qì)中使用的值相同。
圖17. 8DPSK系統在接收器(qì)上(shàng)的眼圖
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