Echtzeit-Oszilloskop misst kohärent optische Signale

Anbieter zum Thema

dataTec AG

ISH Ingenieursozietät GmbH

DMB Technics AG

Tektronix GmbH

Analysesoftware für optische Modulationsverfahren

Ein Kohärenz-Empfänger für Test- und Messaufgaben sollte eine Analyse- und Visualisierungssoftware enthalten. Entwickler und Forscher benötigen für spezielle Messaufgaben eine visuelle Darstellung, die nicht in der Software des Herstellers enthalten ist. Oder der Forscher untersucht die Qualität eines neuen Phasen-Regenerierungsalgorithmus. Eine ideale optische Modulationsanalyse-Software stellt nicht nur die grundlegenden Bausteine für Messungen zur Verfügung, sondern passt die Signalverarbeitung vollständig an. Ein roter Faden bei den optischen Produkten der Tektronix-OM-Serie ist die Software für Coherent Optical Analysis mit dem Namen OM1106. Die Software ist in allen optischen Modulationsanalysatoren (OMA) der Serie OM4000 enthalten. Als eigenständiges Softwarepaket können Anwender mit eigener OMA oder es als Tool für die kohärente optische Forschung verwendet.

Die Analyse-Software besteht aus mehreren Hauptkomponenten. Der Kern der Software bildet eine umfassende Bibliothek von Analyse-Algorithmen. Dabei wurden die Algorithmen nicht aus der drahtlosen Kommunikation übernommen, sondern speziell für die kohärente optische Analyse entwickelt und in MATLAB ausgeführt. Die Software bietet eine vollständige API für die Algorithmen. Auf diesen APIs basiert die Bedienoberfläche der OM-Serie, die eine vollständige kohärente optische Tool-Suite zur Verfügung stellt. Damit lassen sich komplex modulierte optische Signale analysieren, ohne dass der Anwender Kenntnisse von MATLAB, Analyse-Algorithmen oder Softwareprogrammierung haben muss.

Mit der Analyse-Software lassen sich Messungen nur über die BedienOUI durchführen, es kann aber auch die Programmierschnittstelle zu und von MATLAB für eine kundenspezifische Verarbeitung genutzt werden. Eine Kombination aus beiden ist möglich, so dass OUI als ein Visualisierungs- und Mess-Framework für eine eigene kundenspezifische Verarbeitung genutzt wird. Die OUI überträgt Informationen über das Signal vom Anwender und Erfassungsdaten vom Oszilloskop in den MATLAB-Arbeitsbereich. Dann werden eine Reihe von MATLAB-Skripts aufgerufen, um die Daten zu verarbeiten und die resultierenden Feldvariablen zu erzeugen. Anschließend ruft das OUI die Variablen ab und stellt sie grafisch dar. Automatisierte Tests lassen sich mit dem OUI oder direkt zu MATLAB verbinden.

Der Anwender muss sich nicht mit MATLAB auskennen: die OUI kümmert sich um alle Interaktionen mit MATLAB. Versierte Anwender können auf die internen Funktionen der MATLAB-Schnittstelle zugreifen, um benutzerdefinierte Demodulatoren und Algorithmen oder eine kundenspezifische Analyse-Visualisierung zu erstellen.

Wie das Oszilloskop die Signale verarbeitet

Bei Echtzeit-Systemen besteht der erste Schritt nach der Datenerfassung in der Taktrückgewinnung und dem Re-Timing der Daten bei der ersten Messung pro Symbol im Symbol-Zentrum zur Polarisationstrennung und für die folgenden Algorithmen. Dazu werden die Daten mit der 10-fachen Baudrate erneut abgetastet, um die Linien zu definieren, welche die Symbole im Augendiagramm oder der Konstellation miteinander verbinden. Der Ansatz der Taktwiedergewinnung ist vom jeweiligen Signaltyp abhängig. Die Laserphase wird auf der Basis der Messungen aus dem Symbol-Zentrum wiedergewonnen.

Sobald die Laserphase wiederhergestellt wurde, ist der Modulationsteil des Feldes für den Abgleich der erwarteten Daten der einzelnen Nebenkanäle verfügbar. An diesem Punkten können Bitfehler durch eine Suche nach den Unterschieden zwischen den wirklichen und erwarteten Daten nach Berücksichtigung aller möglichen Mehrdeutigkeiten in der Datenpolarität gezählt werden. Die Software wählt die Polarität mit dem niedrigsten BER-Wert aus. Sobald die eigentlichen Daten bekannt sind, erfolgt eine zweite Phase der Abschätzung, um Fehler zu entfernen, die sich aus einem Laserphasensprung ergeben. Sobald die Feldvariablen berechnet werden, sind sie für den Abruf und die Darstellung durch die OUI verfügbar. Bei jedem Schritt werden die jeweils besten Algorithmen für den entsprechenden Datentyp ausgewählt, wobei ein Eingriff durch den Anwender nicht notwendig aber möglich ist.

Die OM1106-Software umfasst den MATLAB-Quellcode für die CoreProcessing Engine. Hier werden bestimmte proprietäre Funktionen als kompilierter Code zur Verfügung gestellt. Der Signalverarbeitungsablauf lässt sich individuell anpassen und Prozesse können beliebig eingefügt oder entfernt werden. Alternativ kann die gesamte Verarbeitung von Tektronix entfernt und komplett durch eine eigene ersetzt werden. Durch den Einsatz von vorhandenen Variablen für die Datenstrukturen können dann die Ergebnisse der Analyse-Verarbeitung mit den umfangreichen Visualisierungen von OUI dargestellt werden. Dadurch kann sich der Anwender auf die Algorithmen konzentrieren und muss sich nicht mit der Erfassung von Daten mit dem Oszilloskop oder der Erstellung eines Software-Frameworks zur Darstellung der Konstellationsdiagramme befassen.

* Dean Miles ist Senior EMEA Technical Marketing Manager bei Tektronix und zuständig für das High-Performance-Produkt Portfolio.

(ID:43626255)