📄 shiyan_u0.m
字号:
clear;
clc;
close all;
SNRdB=10;
P_input_average=1e-6;
canshu1;%单位（mW）
%单位（-dB）
%*****************************************************************************************************************************
b2=2.0400e-023;%s^2/Km,b2=20.4ps^2/Km
Long=58;%Km
detaPHI=0;
%*****************************************************************************************************************************
%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)
%*******************************************************************************************************************************
%*******************************************************************************************************************************
%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;
A_dpsk=sqrt(Eb/T);
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）
%************************************************************************
%伪随机二进制序列（PRBS）编码
%for jj=1:code_order
% DD(jj)=round(rand(1)); %四舍五入取整
%end
%for ii=1:N
% KK1(ii)=mod((DD(code_order)+DD(code_order-4)),2);
% DDD=DD;
% for jj=1:code_order
% if jj==1
% DD(jj)=KK1(ii);
% else
% DD(jj)=DDD(jj-1);
% end
% end
%end %%%%%%%%%%得到的KK1为原信号的PRBS序列
%%%产生debrujin序列%%%
fbconnection=[1 0 0 1 0];
KK1=de_sequence(fbconnection);
%%%%%%
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;%差分编码
%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
% 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;
%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）
delta_t=T/R; %取样时间间隔
jj=0;
for nn=1:N %对于所有码
for tt=1:R %对于一个周期
jj=jj+1;
fai(jj)=U(jj)*pi;
A(jj)=A_dpsk*exp(i*fai(jj));%%%对相对码的绝对相移调制即是DPSK调制
end
end
% 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')
%*******************************************************************************************************************************
%光纤放大器（EDFA）和光接收机相关参数定义
NF=5; %光纤放大器噪声指数
G=1;%23.5; %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)
% SNRdB=20;
N0=Eb/(10.^(SNRdB/10));
%N0 = 10.^(NF/10) * hp * Vs * (10.^(G/10) - 1) ; %/ (10.^(G/10));
%N0 = 0;
mu = 1.4;
T0 = mu*(1/Bo + 1/Be);
%M = 2.^( ceil( log2( T0/T_delta )));
%M=6;
%T0 = M*T_delta;
%mu = T0/(1/Bo + 1/Be);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%DPSK
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*detaPHI))/2;
H2f=(exp(-i*2*pi*f*T)-exp(i*detaPHI))/2;
Hf=1;%exp(-i*2*pi^2*b2*Long*f.^2);
Hof=G*exp(-(f/(0.65*Bo)).^4);
H1(l+N*R/2+1)=Hf*Hof*H1f;
H2(l+N*R/2+1)=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(10,2*pi*Be);
w=((-N*R/2):(N*R/2-1))*2*pi/(N*T);
Hes=freqs(b,a,w);
Hes=fftshift(Hes);
vtr_d_k=ifft(abs(Hes).*Aw);%%%完成对电流信号的电滤波
%%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*detaPHI))/2)*Hof;
H2f=((exp(-i*2*pi*f*T)-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;
[b,a]=besself(10,2*pi*Be);
Hens=freqs(b,a,w);
mtx_v(ii,:)=ifft(term.*Hens);
end
%%求矩阵mtx_A%%
%term1=zeros(1,2*M);
%term2=zeros(1,2*M);
%for m=-M:(M-1);
% f=m/T0;
% H1f=(exp(-i*2*pi*f*T)+exp(i*detaPHI))/2;
% H2f=(exp(-i*2*pi*f*T)-exp(i*detaPHI))/2;
% Hof=exp(-(f/(0.65*Bo)).^4);
% term1(m+M+1)=H1f*Hof;
% term2(m+M+1)=H2f*Hof;
%end
%mtx_H1=diag(term1);
%mtx_H2=diag(term2);
%I=ones(1,2*M);
%w=1:2*M;
%wq=((I.')*w-(w.')*I)*2*pi/T0;
%[b,a]=besself(5,2*pi*Be);
%mtx_Q=freqs(b,a,wq);
%mtx_A=mtx_H1'*mtx_Q*mtx_H1-mtx_H2'*mtx_Q*mtx_H2;
%%%%另求法%%%%
canshu1;
[mtx_A]=MXA(M,T0,T,detaPHI,Be,Bo,G);
%%%%%%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, KK);
OptTk=Ana_Res(1);%%%最佳判决时刻
Decth=Ana_Res(2);%%%最佳门限，直接设为0
dth=Decth;
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));
end
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