本教程的目的是演示如何使用OptiSystem組件庫設計8 DPSK脈沖發(fā)生器。 本教程包含了一些此處演示參考的項目文件。有關(guān)項目文件名稱(chēng)，請參閱本教程的末尾。 建議您使用OptiSystem組件庫手冊閱以讀此處介紹的各個(gè)組件的技術(shù)說(shuō)明。
在創(chuàng )建一個(gè)項目之前，需要使用OptiSystem定義全局參數。
圖1. DPSK發(fā)射器全局參數
創(chuàng )建一個(gè)項目
設置全局參數后，我們可以開(kāi)始添加組件來(lái)設計DPSK發(fā)射器。
下一步是設置參數并連接組件。 在這個(gè)設計中，對于DPSK序列發(fā)生器組件，我們將使用圖2中給出的參數。其他組件參數將使用其默認值。
圖2. DPSK Sequence Generator組件參數
組件和觀(guān)察儀應根據圖3進(jìn)行連接。
該布局相當于DPSK脈沖發(fā)生器。 請參閱OptiSystem項目文件：
“DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
圖3. DPSK脈沖發(fā)生器
為了演示全局和DPSK參數如何影響仿真結果，我們可以運行該仿真并分析觀(guān)察儀的結果。
運行仿真
要運行模擬，請執行以下步驟。
查看模擬結果
運行計算后，我們可以分析觀(guān)察儀的結果。 要顯示觀(guān)察儀的結果，請執行以下操作。
您應該看到星座圖分別顯示了X軸和Y軸上的同相和正交相位。 圖4給出了仿真結果。對于DPSK調制，這是一個(gè)眾所周知的結果，每個(gè)符號使用3位，無(wú)相移-8 DPSK。但是我們只是模擬64位，這不是所有的8 DPSK的組合。
圖4.8位DPSK調制星座圖（每碼元3比特）
對于DPSK，有5個(gè)可能的值：
對于I和Q信號（見(jiàn)圖5）
圖5.同相和正交相位多進(jìn)制信號
使用DPSK Sequence Decoder
我們已經(jīng)有I和Q多進(jìn)制信號，然而在使用正交調制器調制這些信號之前，我們可以測試這些信號是否可以被正確解碼成原始的二進(jìn)制序列。這可以使用不同的布局或重組前一個(gè)布局。
為了比較編碼/解碼之前和之后的二進(jìn)制信號，我們應該使用諸如電脈沖生成器，如RZ脈沖生成器來(lái)調制原始二進(jìn)制序列和解碼序列。
圖6. 測試DPSK序列編碼與解碼
我們可以看到，兩個(gè)示波器的電信號是相同的，因為我們編碼，然后解碼的是相同的二進(jìn)制信號。如圖7所示。
圖7. 經(jīng)過(guò)DPSK編碼/解碼后的電信號
使用多閾值檢測器
下一步是使用多閾值檢測器檢測I和Q電信號。 通過(guò)使用閾值檢測器，我們可以恢復原始的DPSK序列，然后將序列解碼為原始的二進(jìn)制信號。 您可以使用圖3中的系統和圖6中的組件。但是，您將需要一個(gè)添加一個(gè)組件：
主要的挑戰是在閾值檢測器組件中設置閾值和輸出幅度值。
由于我們知道這是一個(gè)8 DPSK，輸出振幅應該是
檢測器將要求閾值來(lái)評估輸入信號以確定等效輸出電平，假設輸入值與輸出值相同（圖8），我們將根據信號輸入設置閾值
或等效數值： - 0.85，-0.353，0.353和0.85。
這些值將用于輸入信號與閾值之間的比較：
表2：基于閾值振幅的輸入和輸出
此外，參數參考比特率應與多級信號比特率一致，這是二進(jìn)制序列的原始比特率除以每個(gè)碼元的比特數：全局比特率/ 3。圖8為兩個(gè)檢測器的參數。
圖8. M-ary Threshold Detector參數
圖9. DPSK脈沖生成器和檢測器
運行仿真后，您將看到二進(jìn)制源和解碼器輸出上的示波器的結果相同（與圖7結果相似）。 如果您沒(méi)有合適的全局序列長(cháng)度值，例如512bits，則圖形將不同。
增加正交調制
我們已經(jīng)知道如何對DPSK信號進(jìn)行編碼和解碼; 現在我們可以使用正交調制來(lái)調制多進(jìn)制信號。
圖10. DPSK發(fā)射器
這是建立我們的DPSK發(fā)射器的最后一步，現在運行仿真并觀(guān)察信號輸出的頻譜（圖11）。
圖11.DPSK發(fā)射器輸出
觀(guān)察到信號的中心頻率為調制頻率為550 MHz，模擬帶寬由全局參數采樣率（1.944 GHz / 2 = 972 MHz）的半值定義。 這意味著(zhù)如果要增加模擬帶寬以適應更高的調制頻率（> 900 MHz），則應在全局參數窗口中更改每比特采樣數。
加正交解調
我們已經(jīng)知道如何編碼，解碼和調制DPSK信號; 現在我們可以使用正交解調來(lái)解調DPSK信號。
圖12. DPSK發(fā)送與接收器
對于正交解調器，頻率參數因與發(fā)射器載波頻率一樣。為了正確地形成和縮放輸出信號，閾值頻率因此需要再次進(jìn)行調整。
正交解調器的輸出信號如圖13所示，信號與圖5中的信號基本相同，但是它們由正交解調器低通濾波器時(shí)會(huì )出現失真。 如果在發(fā)射器和接收機之間添加一個(gè)信道，信號可能會(huì )有附加的失真和噪聲。
圖13. 同相和正交相位多進(jìn)制解調信號
下一步是比較發(fā)射機和接收機的二進(jìn)制信號。 如果系統參數正確，則應該具有與圖7中相同的結果。
圖12所示的布局是一個(gè)完整的8 DPSK發(fā)射器和接收器項目。 您可以使用該項目作為其他類(lèi)型調制的起點(diǎn)，如QAM和OQPSK。 有關(guān)軟件中可用的不同類(lèi)型調制的說(shuō)明，請參閱OptiSystem組件庫文檔。
使用調制器庫以節省設計時(shí)間
以前的發(fā)射機設計需要多個(gè)組件對信號進(jìn)行編碼，產(chǎn)生多進(jìn)制脈沖，并最終調制信號�，F在您可以使用包括編碼器和脈沖發(fā)生器的脈沖發(fā)生器庫中的組件，或者使用包括脈沖生成器和正交調制器的調制器庫中的組件。
在先前的布局（圖12）中，刪除DPSK序列發(fā)生器，M元脈沖發(fā)生器和正交調制器以及連接到它們的觀(guān)察儀。
圖14. DPSK發(fā)射器（使用DPSK調制器）和接收器
正如你所看到的，通過(guò)使用DPSK調制器代替多個(gè)組件，系統的設計比圖12更快。另一方面，在設計數字調制發(fā)射器時(shí)，您無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)所有的內部信號，這有助于您進(jìn)行測試并理解設計過(guò)程中會(huì )遇到的挑戰。
繪制多進(jìn)制信號眼圖
OptiSystem可以繪制和估計級兩（二進(jìn)制）信號的光學(xué)系統的BER。 當使用多進(jìn)制信號時(shí)，您無(wú)法直接估計BER值，但您仍然可以繪制眼圖。
圖15. PRBS生成器來(lái)生成多進(jìn)制眼圖的參數
圖16. DPSK系統，包括生成眼圖的組件
在這個(gè)例子中，我們添加了眼圖工具來(lái)繪制正交調制器輸出上的多進(jìn)制同相信號。
主要參數是PRBS的比特率。 它應該是二進(jìn)制比特率除以每個(gè)碼元的比特數，例如，M位比特率。 這與閾值檢測器中使用的值相同。
圖17. 8DPSK系統在接收器上的眼圖
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