基于WiMAX的射频光纤传输（RFoF）系统性能研究7
5．2 xPSK-RFoF系统性能分析
5．2．1 BPSK和OPSK调制原理
BPSK是二进制移相键控，指受键控的载波相位按照基带信号而改变的一种调制方式。一个BPSK信号可以表示为一个双极性矩形脉冲序列与一个正弦型载
波的乘积，如式(5．1)所示：
其中，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，an的统计特性为：
可知在任一码元周期内观察时，y(t)为：
即发送二进制符号0时(an=+1)，y(t)取相位O；发送二进制符号1时(an=-1)，y(t)取相位π。
BPSK调制可以采用相干解调的方式解调。
QPSK与BPSK类似，是四进制的移相键控，即用载波的四种不同相位来表征数字信息。每一种载波相位由两个比特信息表示。一个QPSK信号可以表示如
式(5．4)所示：
其中
为受调相位，可以有4种不同的取值)，Ts的一个码元的持续时间。
QPSK码元中两个信息比特通常是按照格雷码排列的，它与载波的相位关系如表5-1所示。四相调制信号用式(5．4)表示时，相位φk在（0，2π）内等间隔的取四种可能相位。由于正余弦函数的互补特性，对应于φk的四种取值，ak和bk只有两种取值。此时，式(5．4)恰好表示两个正交的二相调制信号的合成。
由于QPSK调制可以看作是两个J下交的BPSK调制的合成，故两者在功率谱密度分布规律上也是相同的。
5．2．2 xPSK-RFoF系统仿真说明
具体的系统仿真模型如图5．2所示。QPSK．RFoF系统仿真图如图5．3所示。对于BPSK．RFoF系统而已，只要将Quadrature Modulator模块和QuadratureDemodulator模块更换为普通的调制器和解调器即可。
下面是对图5-3各个模块功能的说明。
Pseudo．Random模块：产生伪随机的二进制比特序列，作为整个系统的输入信号序列，序列长度为214。
MATLAB Component模块：将产生的伪随机序列存储为txt文件。
PSK Sequence Generator模块：将输入的二进制序列映射到BPSK或QPSK序列。
Quadrature Modulator模块：实现调制，将信号乘以载波，实现基带信号的频谱搬移，将其变换成为射频信号。载波的频率为3．5GHz，偏置与振幅的选择应使半导体激光器工作在线性工作区域内，以确保系统的正常工作。分布反馈式激光器：激光器。通过直接强度调制激光器的方式，实现电．光转换。激光器输出的光波长为1310hm，输出功率为0dBm。当实现激光器的模拟调制时，要求输出光与输入驱动电流之间存在线性关系。但是往往由于非线性效应，引起信号劣化。这种非线性效应是由半导体激光器的暂态响应特性引起的。假设输入信号是在t＝0时的上升的阶跃函数，可以得到输出的光子密度并不是一个单纯的阶跃函数，而是以固有的频率ΩR,衰减常数TR詹进行衰减振荡之后，渐渐趋于平稳状态。这种固有振动被称为弛豫振动(relaxation
oscillation)。在低频区域，半导体激光器能够进行忠实于输入信号的输出光调制。但当频率接近弛豫振动频率ΩR,时，传输函数不平坦，也会产生相位延迟，所以发生波形畸变。在ΩR,以上的频率范围内几乎不能进行调制。固有的频率ΩR、衰减常数L与激光器的结构和TR作点的选择有关。根据文献[291，弛豫振动频率可近似由式(5．5)表示：
其中，Tsp为自发寿命，Tph砷为光子寿命。Ith为阈值电流，I为偏置电流与电流幅度之和。激光器的物理参数如下图5
其中，Tsp为自发寿命，Tph砷为光子寿命。Ith为阈值电流，I为偏置电流与电流幅度之和。激光器的物理参数如下图5．4所示。计算得到弛豫振动频率为4．4GHz，超过了载波频率3．5GHz。
Nonlinear Dispersion Fiber模块：考虑光纤的衰减以及色散等问题。设置光纤的衰减常数为0．3dB／km，GVI)常数3．5ps／nm／km。光电检测器模块：实现光信号到电信号的转换。响应度为0．9A／W，暗电流10mA。
TransimpedanceAmplifier模块：电信号的前置放大。设置电压增益为600 Q。
AGC Amplifier模块：输出电压根据仿真情况具体调整。由于信道的传输，使得接收机的信号电平产生起伏，影响解调性能。如果接收的信号过强，则可能导致接收机前端电路饱和而产生拥塞；如果接收的信号过弱，则会导致解调器信
噪比恶化。
Low Pass Gaussian Filter模块：高斯低通滤波器。
M．ary Threshold Detector模块：判决器。对接收到的已解调的信号进行判决。
PSK Sequence Decoder模块：将BPSK或QPSK序列映射回二进制序列。
MATI．AB Component_l模块：将接收的伪随机序列存储为txt文件。
NRZ Pulse Generator模块：NRZ脉冲产生器。
RF Spectrum Analyser模块：频谱观察仪。
Electrical Power Meter Visualizer模块：电域功率观察仪。
Oscilloscope Visualizer模块：示波器。
系统参数：速率为2．5Gb／s，每比特的抽样数为64.
