📄 1-klse822.m
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%function y=klse822()
clear;
clc;
close all;
%*******************相关参数定义************************%
%for oo=0:6
% SNRdB=8+oo;
%*******************offset DPSK************************
theta=0*pi/2;
M1=1; %for 2-DPSK,
%*******************信号噪声功率参数定义*****************%
NF=3; %(dB)Noise figure of optical amplifier
hv=6.626*10^(-34)*1.94*10^(14); %h*f,为光子能量，f为波长是1550纳米的频率
N0=10^(NF/10)*hv; %噪声功率谱密度
TP=25 %(photons/bit) Transmitted power
Eb=TP*hv; %transmitted energy per bit
SNRdB=10*log10(Eb/N0); %(dB)性噪比
%*******************************************************
N=2^5; %2DPSK设N=2^5,4DPSK设N=2^10
Rb=10^10; %10Gbit/s
T=1/Rb; %
Bo=1.25*Rb; %适用于NRZ－2－DPSK
Be=0.8*Rb; %同上
Miu=1.4;
Tao=2;
T0=Miu*(1/Bo+1/Be);
L=floor(Tao*N*Bo*T);
M=floor(Tao*Bo*T0);
%*****************色散相关参数定义******************************************
%load BER1 DD;
%D=DD*10^(-24); %s/nm.nm
D=0*10^(-24);
wavelength=1550; %nm
c=3e005; %km/s
b2=-D*wavelength^2/(2*pi*c); %s^2/km
%b2=2.0400e-023;%s^2/Km,b2=20.4ps^2/Km
Long=50;%Km
%****************phase error***********************************************
%load BER1 detaPHI;
detaPHI=0;
%%***************PMD相关参数************************************************
%load BER1 deta
deta=0;
Dp=1; %ps/sqrt(Km),PMD参数。
detaTao=deta*T;
%detaTao=0;%Dp*sqrt(Long)*10^(-12); %差分群时延DGD。
eta=0.5; %使两个PSP对称，使PMD最大
%***************************传输信号参数定义********************************
Bitrate=10*1e9; %信号传输速率定义
Samplerate=32; %每比特周期采样率定义
code_order=5; %伪随机二进制码阶数定义
Period=1/Bitrate;
Bitlength=2^code_order; % 2^code_order-1
V=Bitrate; %信号传输速率（10Gbit/s或者40Gbit/s)
T=Period; %比特周期（10Gbit/s系统为100ps;40Gbit/s系统为25ps)
N=Bitlength; %码长(127)
R=Samplerate; %每比特周期采样率（32）
T_delta=T/R; %取样时间间隔
%F_sample=linspace(-R*V/2,+R*V/2-V/N,N*R); %取样频率分量序列(2*pi*F_sample才为角频率序列)
%*******************************************************************************************************************************
%光纤放大器（EDFA）和光接收机相关参数定义
%光纤放大器噪声指数
G=1; %光纤放大器固定增益（dB）
%c=2.9979*1e8;
%lamda = 1550*1e-9; % 波长 m
%q=1.6e-19; %电子电荷电量
%hp=6.63e-34; %Plank常数
%Vs=c/lamda; %光频率 1e14 Hz
%Bo=1.2*V; %光滤波器带宽
%Re=1; %光探测器的响应度
%ST=400e-24; %% 热噪声频谱密度
%I_dark=1e-9; %% dark current (1nA)
%Band_rate=0.9; %% ratio of receiver bandwidth with signal rate;
%Be=Band_rate*V; %% electrical filter bandwidth, receiver bandwidth:(NRZ: 0.75B; RZ: 0.5B)
%*******************************************************************************************************************************
%激光器和调制器参数设置
%P_max=P_input_average; %激光器发射的峰值功率（mW）
%P_ext=30; %调制器消光比（dB）
%P_min=P_max*10^(-P_ext/10); %调制器0码输出光功率
%DPSK，幅值固定
%Eb=P_input_average;
%chirp=0; %调制器啁啾系数
%laser_width=10e6; %激光器线宽（MHz）
%**************************************************************************
%% 光信号部分 %光发射机模型（包括编码、采样、滤波和调制）
%************************************************************************
%************产生debrujin序列***********
fbconnection=[1 0 0 1 0];
KK1=de_sequence(fbconnection);
%**************差分编码******************
%b=zeros(1,length(KK1));
%b(1)=xor(KK1(1),0);
%for ii=2:length(KK1)
% b(ii)=xor(KK1(ii),b(ii-1));
%end
%KK=b;
KK=KK1;
%****************************************
det_fai=zeros(1,N);
fai=zeros(1,N);
for ii=1:N
if KK(ii)==0
det_fai(ii)=-pi/2;
else
det_fai(ii)=pi/2; %0--(-pi/2),1--(pi/2)
end
end
fai(1)=0+det_fai(1);
for jj=2:N %对于一个周期
fai(jj)=fai(jj-1)+det_fai(jj);
%while fai(jj)>=2*pi
% fai(jj)=fai(jj)-2*pi;
%end
%A(jj)=A_dpsk*exp( i*fai(jj) );
end
%******************************************
%周期采样
%jj=0;
%for n=1:N
% for T_Sample=-T/2+T_delta/2:T_delta:T/2
% jj=jj+1;
% UU(jj)=KK(n);
% end
%end
%%%%%%%RZ 码的采样%%%
A_dpsk=sqrt(3*Eb/T);
jj=0;
for n=1:N
for T_Sample=0:T_delta:(T-T_delta)
t=n*T+T_Sample;
jj=jj+1;
pt=cos( 0.5*pi*cos( pi*t/(M1*T) ) );%%%%M1=1for 2-DPSK,33%RZ pulse,
UU(jj)=fai(n)*pt;
A(jj)=A_dpsk*exp( i*UU(jj) );
end
end
% figure(1)
% plot(UU)
% hold on
% title('伪随机码序列输出')
%Bessel滤波用以产生NRZ码
%U_fft=fft(UU);
%[b,a]=besself(10,2*pi*V*4); %10阶Bessel函数，截止频率=(Bitrate*4)GHz
%w=0:2*pi/(N*T):((2*pi*R/T)-2*pi/(N*T));
%h=freqs(b,a,w);
%for kk=(N*R/2+1):N*R
% h(kk)=conj(h(N*R+2-kk));
%end
%U=ifft(abs(h).*U_fft);
%U=abs(U);
%%%%%%%调试
U=UU; %直接使用矩形NRZ脉冲
%for ii=1:N*R
% if U(ii)==0
% U(ii)=eps;
% end
%end
%%%%%%%%%%U为输出的PRBS
%%%%%%%%
%激光器发射功率、线宽、啁啾和调制器的消光比
%激光器输出：A(t)=sqrt(P(t))*exp(j*fai(t))
%光源的相位噪声fai(t)包括两个部分：1.光源线宽造成的，对应于频率起伏；2.光源调制造成的（光功率变化）
% figure(2)
% plot(angle(A))
% title('激光器输出信号的瞬态相位')
%
% figure(3)
% plot(abs(fftshift(fft(A))).^2)
% title('激光器输出功率谱')
% figure(4);
%t = (1:N*R)/(N*T);
%B=A.*conj(A);
%plot(t,B)
%title('Optical Pulse Train')
eyediagram(A, 2*R, 2, R/2);
% figure(1);
% eyescat(A,V/2,R*V,R/2); %调制器输出波形眼图
%title('光发射机输出信号眼图')
%****************************************DPSK****************************
%****************************yk+*****************************************
H1=zeros(0,N*R);
H2=zeros(0,N*R);
for l=-N*R/2:(N*R/2-1)
f=l/(N*T);
H1f=(exp(-i*2*pi*f*T)+exp(-i*theta)*exp(i*detaPHI))/2;
H2f=(exp(-i*2*pi*f*T)-exp(-i*theta)*exp(i*detaPHI))/2;
Hf=sqrt(eta)*exp(i*2*pi*f*(-0.5*detaTao)-i*2*pi^2*b2*Long*f.^2);%%% Hf+
Hof=G*exp(-(f/(0.65*Bo)).^4);
H1(l+N*R/2+1)=Hof*Hf*Hof*H1f;
H2(l+N*R/2+1)=Hof*Hf*Hof*H2f;
end
Aw=fft(A);H1=fftshift(H1);
Aw1=Aw.*H1;H1=ifftshift(H1);
A1=ifft(Aw1);H2=fftshift(H2);
Aw2=Aw.*H2;H2=ifftshift(H2);
A2=ifft(Aw2);
IA=A1.*conj(A1)-A2.*conj(A2);%%%光探测器输出的差分电流
Aw=fft(IA);
[b,a]=besself(5,2*pi*Be);
w=((-N*R/2):(N*R/2-1))*2*pi/(N*T);
Hes=freqs(b,a,w);
Hes=fftshift(Hes);
vtr_d_k1=ifft(abs(Hes).*Aw);%%
%*****************************yk-****************************************
H1=zeros(0,N*R);
H2=zeros(0,N*R);
for l=-N*R/2:(N*R/2-1)
f=l/(N*T);
H1f=(exp(-i*2*pi*f*T)+exp(-i*theta)*exp(i*detaPHI))/2;
H2f=(exp(-i*2*pi*f*T)-exp(-i*theta)*exp(i*detaPHI))/2;
Hf=sqrt(1-eta)*exp(i*2*pi*f*(0.5*detaTao)-i*2*pi^2*b2*Long*f.^2);%%% Hf-
Hof=G*exp(-(f/(0.65*Bo)).^4);
H1(l+N*R/2+1)=Hof*Hf*Hof*H1f;
H2(l+N*R/2+1)=Hof*Hf*Hof*H2f;
end
Aw=fft(A);H1=fftshift(H1);
Aw1=Aw.*H1;H1=ifftshift(H1);
A1=ifft(Aw1);H2=fftshift(H2);
Aw2=Aw.*H2;H2=ifftshift(H2);
A2=ifft(Aw2);
IA=A1.*conj(A1)-A2.*conj(A2);%%%光探测器输出的差分电流
Aw=fft(IA);
[b,a]=besself(5,2*pi*Be);
w=((-N*R/2):(N*R/2-1))*2*pi/(N*T);
Hes=freqs(b,a,w);
Hes=fftshift(Hes);
vtr_d_k2=ifft(abs(Hes).*Aw);%%
vtr_d_k=vtr_d_k1+vtr_d_k2;
%%求矩阵mtx_v%%%
term=zeros(1,N*R);%%中间变量，用于暂时存储一个数组
for ii=1:2*M
f=(ii-M-1)/T0;
Hof=G*exp(-(f/(0.65*Bo)).^4);
H1f=( ( exp(-i*2*pi*f*T)+exp(-i*theta)*exp(i*detaPHI) )/2 )*Hof;
H2f=( ( exp(-i*2*pi*f*T)-exp(-i*theta)*exp(i*detaPHI) )/2 )*Hof;
term=Aw1*conj(H1f)-Aw2*conj(H2f);
w=(-N*R/2:(N*R/2-1))*2*pi/(N*T)-(ii-M-1)*2*pi/T0;
%w=([0:N*R/2-1 -N*R/2:-1])*2*pi/(N*T)-(ii-M-1)*2*pi/T0;
Hens=freqs(b,a,w);
mtx_v(ii,:)=ifft(term.*Hens);
end
%%求矩阵mtx_A%%
[mtx_A]=MXA(M,T0,T,detaPHI,Be,Bo,G,theta);
%%%%%%求vtr_z and vtr_b%%%
[vtr_U1,vtr_eig]=eig(mtx_A);
[vtr_U,value]=MXU(vtr_U1,vtr_eig,mtx_A,M);
vtr_lammda=real(value);
mtx_b=vtr_U'*mtx_v;
sigma=sqrt(N0/T0/2);
%w_t=normrnd(0,sigma,1,2*M)+i*normrnd(0,sigma,1,2*M);
for ii=1:N*R
w_t=normrnd(0,sigma,1,2*M)+i*normrnd(0,sigma,1,2*M);
vtr_b=mtx_b(:,ii);
vtr_z=vtr_U'*(w_t.');
n_k(ii)=sum( vtr_lammda.*abs(vtr_z+vtr_b./vtr_lammda).^2);
nu_k(ii)=sum( vtr_b.*conj(vtr_b)./vtr_lammda);
end
y_k=real(vtr_d_k+n_k-nu_k);
%eyediagram(y_k,2*R,2,R/2);
%figure(1);
%eyediagram(vtr_d_k,2*R,2,R/2);
%figure(2);
Ana_Res=zeros(1,6);
Ana_Res= SampleValueAnalyzer(y_k, N, R, 1-KK1);
OptTk=Ana_Res(1);%%%最佳判决时刻
Decth=Ana_Res(2);%%%最佳门限，直接设为0
dth=0;
xi_k=real( dth-vtr_d_k+nu_k);
%eyediagram(xi_k,R*2,2,R/2);
%figure(4)
%%%%%%%saddle point method 计算误码率
BER=zeros(1,N);
for ii=1:N
ii
jj=(ii-1)*R+16;
xi=xi_k(jj);
vtr_b=mtx_b(:,jj);
vtr_alpha=(vtr_b.*conj(vtr_b))./vtr_lammda;
vtr_beta=2*vtr_lammda*sigma^2;
BER(ii)=SaddlePointAppro(vtr_alpha,vtr_beta,xi,1-KK1(ii));%****1-KK1(ii)
end
pp=0;
NN=N;
for ii=1:N
if BER(ii)>=1||isinf(BER(ii))||isnan(BER(ii))
BER(ii)=0;
NN=NN-1;
end
pp=pp+BER(ii);
end
P_2dpsk_NRZ=pp/NN;
P_2dpsk_NRZ
%P_2dpsk_NRZ(oo+1)=pp/NN;
%end
%xx=8:14;
%p=polyfit(xx,log10(P_2dpsk_NRZ),5);
%xx1=8:0.01:14;
%plot(xx,log10(P_2dpsk_NRZ),'r*',xx1,polyval(p,xx1),'b-');
%title('2-NRZ-DPSK误码率性噪比仿真结果');
%xlabel('Eb/N0 (dB)');
%ylabel('log10(BER)');
%grid;
save BER P_2dpsk_NRZ;
%y=spline(log10(P_2dpsk_NRZ),xx,-9);
% %*****************************************************************************
% %数据存储
% fid1=fopen('Fiber_BER.dat','a');
%'a'表示创建一个新文件或删除已存在的文件内容，并进行数据读写操作。
% fprintf(fid1,'%e %e\n',P_pin_av_preamplifier,BER);
% status=fclose('all');
% %************************************************************************
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