csrz_dpsk_spetrum.m

光通信中抑制载波型差分相位调制信号建模与仿真分析

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%**************************************************************************
%input7为7位，特定码序列
input7=[1 0 0 1 1 0 1];
%input7=[1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1];
%**************************************************************************
%prbs为127位，7级伪随机码序列
p7=[0 0 0 1 0 0 1];
prbs7=[ones(1,120) input7];
for ii=1:120;
    a=input7;                              %用于保存输入
    b=input7.*p7;                          %产生下位的输入
    c=sum(b);
    d=mod(c,2);
    prbs7(121-ii)=d;
    input7=[d a(1) a(2) a(3) a(4) a(5) a(6)];
end
a=0;                                       %论证1 0出现概率是相等
b=0;
for ii=1:127;
    if prbs7(ii)==1
        a=a+1;
    else
        b=b+1;
    end
end
a=a/127;
b=b/127;
%**************************************************************************
%脉冲初始情况的设定，
fs=2e10;                                    %输入电信号时钟，其输出光脉冲时钟为电信号两倍
ts=1/(2*fs);;                               %脉冲时间
p0=1;                                       %设定输入光功率
f0=1.930897e14;                              %光波频率
n=8;                                     %单个脉冲的取样点
%**************************************************************************
%pulse为单个脉冲的包络函数
%t为产生单个脉冲的离散点，        
t=linspace(-0.5*ts,0.5*ts,n);                
pulse=p0*(sin((pi/2)*sin(2*pi*fs*(t+0.5*ts))))*exp(i*pi/2);        %占空比为2/3，即CSRZ-DPSK

%**************************************************************************
%完成整个序列取样点的采集，数据加载到振幅上
%input7为特定序列，换成prbs7则为伪随机序列，
%注意：如换为input7，则以下有两处需要替换，并且上面prbs7的产生要注释掉。
m=length(prbs7);                               %m为序列中脉冲个数
k=m*n;                                          %k为全部取样点的个数，即序列中脉冲个数*单个脉冲的取样点
sequence=zeros(1,k);                            %产生取样点矩阵，sequence为不加载波的序列                              
%**************************************************************************
%因为CSRZ-dpsk的脉冲既要考虑CS-RZ的相位变化也要考虑dpsk的相位变化
%这里考虑为CS-RZ奇数个脉冲无相位变化，偶数个有pi的相位变化,dpsk1码无相位变化，0码有相位变化
for ii=1:2:m;
    if prbs7(ii)==1; %为1码且奇数个
      pulse2=pulse*prbs7(ii);
      for jj=1:n;                         
         sequence(((ii-1)*n+jj))=pulse2(jj);
      end
    else
      pulse2=(-1)*pulse;%为0码其奇数个
      for jj=1:n;                          
         sequence(((ii-1)*n+jj))=pulse2(jj);
      end
    end
end 
for ii=2:2:m-1;
     if prbs7(ii)==1;%为1码，且偶数个
        pulse2=(-1)*pulse*prbs7(ii);
        for jj=1:n;                            
          sequence(((ii-1)*n+jj))=pulse2(jj);
        end
     else
          pulse2=pulse;%为0码，且偶数个，变换两次则相位无变化
        for jj=1:n;                            
          sequence(((ii-1)*n+jj))=pulse2(jj);
        end
    end
         
end
%**************************************************************************
%加上载波信号
wt=linspace(0,(ts*m),k);
sequence_c=sequence.*exp(i*2*pi*f0*wt);         %sequence_c为加载波的序列，exp(i*2*pi*f0*wt)为光载波
%**************************************************************************
%画出时域的图形
%画出单个脉冲的形状
% figure(1);
% plot(t/1e-12,abs(pulse).^2);                        %pulse为不加载波的单个脉冲
% figure(2);
% pulse_c=pulse.*exp(i*2*pi*f0*t);                    %pulse_c为加载波的单个脉冲
% plot(t/1e-12,abs(pulse_c).^2);
% %画出全部伪随机序列脉冲形状
% figure(3);
% plot(wt/1e-12,abs(sequence).^2);                          %输出不加载波的脉冲序列
% figure(4);
% plot(wt/1e-12,abs(sequence_c).^2);                        %输出加载波的脉冲序列

%**************************************************************************
%利用FFT进行时域到频域的变换
%注意：频域范围取决于采样点数n，n越小，频域横坐标越小
%注意：曲线的精细程度取决于时域范围T，T=dt*n*m=ts*m，其中ts为定值，则脉冲个数m越大，越精细
dt=ts/n;                                              %dt为时域间隔
T=dt*k;                                               %length(sequence)为脉冲在时域上的采样点数,也等于频域上的采样点数，即n*length(input)
df=1/T;                                               %T为时域范围，df为频域间隔
F=df*k;                                               %F为频域范围，也等于1/dt
f_x=df*(-k/2:k/2-1);        
%傅立叶变换，再fftshift移位 
spectra_amp=fftshift(fft(sequence_c))/k;              %傅立叶变换后要除以采样点数
spectra_pow=abs(spectra_amp).^2;
spectra_log=10*log10(abs(spectra_amp).^2+1e-10);      %对数坐标更接近实际显示
%**************************************************************************
%画出频谱图
figure(3);
plot(f_x/1e9,spectra_log);                            %纵坐标换成GHz,观察更方便
axis([-120,120,-100,0]);
set(gca,'Xtick',[-120,-80,-40,0,40,80,120])
ylabel('Power (dB)');xlabel('Frequence (GHz)');
title('CSRZ-DPSK Spectrum');