實驗2眼圖觀察測量實驗

1、班級通信 1403學(xué)號 20140973 姓名裴振啟指導(dǎo)教師邵軍花日期實驗 2眼圖觀察測量實驗一、實驗?zāi)康脤W(xué)會觀察眼圖及其分析方法，調(diào)整傳輸濾波器特性。二、實驗儀器1、 眼圖觀察電路2. 時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G3.P K 調(diào)制模塊 , 位號 A4。噪聲模塊，位號B。 K 解調(diào)模塊 , 位號 C6。復(fù)接 / 解復(fù)接、同步技術(shù)模塊, 位號 :I7。 20雙蹤示波器1 臺三、實驗原理在整個通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計與改善( 通過調(diào)整 ) 傳輸系統(tǒng)性能。所謂“眼圖”，就就是由解調(diào)后經(jīng)過接收濾波器輸出得基帶信號, 以碼元時鐘作為同步信號 , 基帶信號一個或少數(shù)碼元周期反復(fù)掃描在示波器屏幕

2、上顯示得波形稱為眼圖。干擾與失真所產(chǎn)生得傳輸畸變 , 可以在眼圖上清楚地顯示出來。因為對于二進制信號波形，它很像人得眼睛故稱眼圖.在圖 2 1 中畫出兩個無噪聲得波形與相應(yīng)得“眼圖”, 一個無失真，另一個有失真（碼間串?dāng)_ ) 。圖 21 中可以瞧出 , 眼圖就是由虛線分段得接收碼元波形疊加組成得. 眼圖中央得垂直線表示取樣時刻。當(dāng)波形沒有失真時，眼圖就是一只“完全張開”得眼睛。在取樣時刻, 所有可能得取樣值僅有兩個:+ 或 1。當(dāng)波形有失真時 , “眼睛”部分閉合, 取樣時刻信號取值就分布在小于1 或大于 1 附近。這樣 , 保證正確判決所容許得噪聲電平就減小了. 換言之 , 在隨機噪聲得功率

3、給定時 , 將使誤碼率增加。“眼睛”張開得大小就表明失真得嚴重程度。? 眼圖圖 1無失真及有失真時得波形及眼圖(a) 無碼間串?dāng)_時波形 ; 無碼間串?dāng)_眼圖(b) 有碼間串?dāng)_時波形 ; 有碼間串?dāng)_眼圖通信工程實驗教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實驗報告在圖 2 2 中給出從示波器上觀察到得比較理想狀態(tài)下得眼圖照片。本實驗主要就是完成PS 解調(diào)輸出基帶信號得眼圖觀測實驗.(a)二進制系統(tǒng)（ b)隨機數(shù)據(jù)輸入后得二進制系統(tǒng)圖 2 2 實驗室理想狀態(tài)下得眼圖四、各測量點與可調(diào)元件作用 底板右邊“眼圖觀察電路”W06:接收濾波器特性調(diào)整電位器P：眼圖觀察信號輸入點。P1：接收濾波器輸出升余弦波形測試點（眼圖觀察測量

4、點）。五、實驗步驟1. 插入有關(guān)實驗?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源得條件下, 將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“P 調(diào)制模塊”、“噪聲模塊”、“ PSK 解調(diào)模塊 ，插到底板“ G、 A、 C號得位置插座上（具體位置可見底板右下角得“實驗?zāi)K位置分布表”). 注意模塊插頭與底板插座得防呆口一致, 模塊位號與底板位號得一致。2.BPSK 信號線連接 :用專用導(dǎo)線將4P0、 37 0 ;3 P 2、 3P 1;3P02 、 38P01;38P0 、 16 連接（底板右邊“眼圖觀察電路”） 。注意連接鉚孔得箭頭指向, 將輸出鉚孔連接輸入鉚孔。加電 :打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板得電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不

5、正常, 請立即關(guān)閉電源 , 查找異常原因。4. 跳線開關(guān)設(shè)置 :“P調(diào)制模塊”跳線開關(guān) 37 0得 1 2、 3 4 相連?！皶r鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”得撥碼器 SW0：設(shè)置為“ 0001“,4P 1 產(chǎn)生 32Kb得 15 位 m序列輸出。5。無噪聲眼圖波形觀察：（ 1）噪聲模塊調(diào)節(jié) : 調(diào)節(jié) 3W0 , 將 3 P1 噪聲電平調(diào)為0；（ 2）調(diào)節(jié) 3 02, 調(diào)整 P0信號幅度為 4V。（ 3）調(diào)整好 S調(diào)制解調(diào)電路狀態(tài) , 即7P1 與 38P2 波形一致（可以反相） ，若不一致 , 可調(diào)整 38W01電位器 .（ 4）調(diào)整接收濾波器 r ( ）( 這里可視為整個信道傳輸濾波器Hw ) 得

6、特性 , 使之構(gòu)( ）成一個等效得理想低通濾波器（ 5）用示波器得一根探頭C1 放在 4P ( 碼元時鐘 ) 上 , 另一根探頭 CH放在17( 數(shù)通信工程實驗教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實驗報告字基帶信號得升余弦波 ) 上, 選擇示波器觸發(fā)方式為 CH1，調(diào)整示波器得掃描旋紐，則可觀察到若干個并排得眼圖波形。眼圖上面得一根水平線由連 1 引起得持續(xù)正電平產(chǎn)生 , 下面一根水平線由連 0 碼引起得持續(xù)得負電平產(chǎn)生 , 中間部分過零點波形由 1、 0 交替碼產(chǎn)生。觀瞧眼圖 , 調(diào)整電位器W06直到眼圖波形得過零點位置重合、線條細且清晰, 此時得眼圖為無碼間串?dāng)_、無噪聲時得眼圖。在調(diào)整電位器W06過程中

7、, 可發(fā)現(xiàn)眼圖波形過零點線條有時彌散 , 此時得眼圖為有碼間串?dāng)_、無噪聲時得眼圖，并且線條越彌散, 表示碼間串?dāng)_越大;在調(diào)整過程中，還可發(fā)現(xiàn) 6在多個不同位置, 眼圖波形得過零點都重合，由于W 6不同位置 , 對應(yīng) H( )得不同特性，它正好驗證了無碼間串?dāng)_傳輸特性不就是唯一得。有噪聲眼圖波形觀察：調(diào)節(jié) 3W0 , 增加噪聲電平 . 因為噪聲得影響,P K 解調(diào)輸出得基帶信號中將出現(xiàn)干擾得毛刺信號 ( 實為電平毛刺 , 在后續(xù)再生信號中容易引起判決錯誤，出現(xiàn)誤碼） , 此時得眼圖線條變粗、變模糊并且呈毛刺狀。噪聲越大，線條越粗 , 越模糊。7。另外 , 噪聲也可直接與基帶眼圖信號混合，然后觀測

8、眼圖. 此時用專用導(dǎo)線將4P0與 P16 及 P17 與聲電平，此時需在30相連。即將基帶眼圖信號直接接入“噪聲模塊3 02 鉚孔觀測眼圖波形。,調(diào)節(jié)3W 1, 增加噪8、 關(guān)機拆線:實驗結(jié)束 , 關(guān)閉電源，拆除信號連線注 : 本實驗電路要求輸入得基帶信號為, 并按要求放置好實驗?zāi)K2Kbs 速率。.六、實驗結(jié)果分析1、簡述眼圖得產(chǎn)生原理以及它得作用。眼圖就是一系列數(shù)字信號在示波器上累積而顯示得圖形, 由于示波器得余輝作用 , 將掃描所得得每一個碼元波形重疊在一起，從而形成眼圖。眼圖中包含了豐富得信息, 從眼圖上可以觀察出碼間串?dāng)_與噪聲得影響, 體現(xiàn)了數(shù)字信號整體得特征，從而可以估計系統(tǒng)優(yōu)劣程

9、度，因而眼圖分析就是高速互連系統(tǒng)信號完整性分析得核心。另外也可以用此圖形對接收濾波器得特性加以調(diào)整, 來減小碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)得傳輸性能眼圖得“眼睛”張開得大小反映著碼間串?dāng)_得強弱“眼睛”張得越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越小; 反之表示碼間串?dāng)_越大。當(dāng)存在噪聲時，噪聲將疊加在信號上, 觀察到得眼圖得線跡會變得模糊不清。若同時存在碼間串?dāng)_，“眼睛”將張開得更小。與無碼間串?dāng)_時得眼圖相比, 原來清晰端正得細線跡，變成了比較模糊得帶狀線, 而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬, 越模糊 ;碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正 .2、觀察實驗中眼圖波形，并采用MAT AB 語言進行二進制基帶傳輸系統(tǒng)仿真設(shè)計及眼

10、圖得仿真觀察。簡易眼圖仿真axis(1， 3 0， -0 、 5, 、 5）；x=r ndint(300 ， ,2);g id ony=0; o flt （ ,1,10） ;e ediagram(y,20 ，）；fig re(1 ）； =t ； = : 0061;D=t1; p ot( ,y ） ;經(jīng)過通信系統(tǒng)得眼圖仿真k= n（ 1) ； lo e ll ；noi e=k r n（ iz （ msg_o);M 2;% Dein he M ar m g_mmsg_o nois ;n wgn( s _， r, m m rasured ); d 2; s=40; % s mpling =aw (m

11、sg_m,snr) ates 、Pd 200; N ber ofd l y = 3;points n t e calculationrcva = rc sflt(z ， Fd， Fs, ir m g_o= ra di t(Pd, ,M);nor l , 、 5，de ay； Ran m intege h range Fs/F ； 0,M 1 oiginal s nalpropdel= a、 * N + 1; v= cva( ropdelay:e ds r 0； %Sgnal o-n ise ratemsg_m = ps mod( sg_ ,M) ；（ p e ay 1), ：);of set

12、=0；h= eyediagram（ r v1,N,1/Fd，se ( 1， ame, PSKMOD Eyeoffset);iagraThrouhAWGN & iltr ) ；3、通過 L B 語言仿真觀察基帶信號（單極性歸零、單極性不歸零、雙極性歸零、雙極性不歸零波形) 得功率譜密度圖。 s= ;figu e(1 ）N_s le=128 ；%每個碼元得抽樣點數(shù)s bplot （ 211)dt=Ts/N_ m le; 抽樣時間間隔pl （ t,st1(1:le gh(t ）),b ); 1 0;%碼元數(shù)ax s(0 20 01、 5 ）;g id；t=0:d： (N* s ple-1) t;ti

13、tle(單極性 N波形 );gt1 ones( ,N_ a p） ;%NRZsu pl (21 ） ;gt on s（ 1，pl t(f1,10*lg10(ab （ tf1）、 2/N_sample/2 ） ,zeros(1 ， N_sa p） );e/2) ;%RZ波形a is(- 4 );grid gt3= n（ * /Ts ）；雙極性on；sin 函數(shù)波形title(單極性 NRZ功率譜密度d=（ sign(ran n（1， N)+ ） 2;%單極(dB/H)）；性figu e(2 ）dat =sigexpa d( ， ampl );%su plot （ 11）在序列中插入N_sa le

14、- 個plot(t， t ( :length（t ） ) ， b） ;s =cnv(data ， gt );%卷積ax s（ 0 0 0 1、 5)； grid on;st2=c nv（ dat ,g ） ;%卷積 itl( 單極性 R波形 ）；d =si (rand （ 1， N)） ; ubpot （ 12) ；data2= gexpa d(d2, _ am le);%plot （f2,1 10(abs （ stf2 ）、對序列間隔插入 N_sam le 個2 N） );st =cn（ dta2 ， g1);% 卷積a is( 40 10） ;gri ;st =conv （ ata2, t

15、2); itle（單極性 RZ 功率譜密度 (d 1， stf1=T2F （ ,st (1 ：/H) );length() ； i ure （ 3)f ,s f2 T2F(t,st2(1:lengtsubplt （ 2 1)(t ） )；plot （ ,s 3（ 1:l ngt （ t ）， b ); f3,sf =T2 （ t,st （ 1: xis（0 2 1、 5 1、 5) ； grid on;gth( ）);title(雙極性 RZ波形 ) ； f4,sf4=T2F( ， s4(1 ：s blot （ 21);length(t)；axisplot(f3,1 * o 0(abs(st

16、3）、（0-1 、51、 5);grid on;titl2/N) ）； xi （ 55 40 10 ）； rid o； i le （雙極性N Z 功率譜密度 (dB H); igure( )( 雙極性 R波形 ) ； ublo ( 12）；plot （f ， *log10( bs(s2/ ） ); x s( 5-40 10） ;grit tle(雙極性 RZ 功率譜密度 f4) 、 o ;su lot(211)(dB/H) ）；p ot(t,st4（ 1:le th(t),b) ；4、 ( 選做）采用MATLAB 語言進行多進制基帶傳輸系統(tǒng)眼圖得仿真觀察。close l ； o d on;al

17、pha=0 、g id on;2;% 設(shè)置title(雙極性 NRZ碼元序列 ) ；0,1滾降系數(shù)，取值范圍在k=1； s=1e-f rii= : um2;% jj=1 ： Sam _rate升余弦滾降濾波器得參考碼元周S p_data （k)= ZF e（ii）； ;%采樣頻率，單位Hz。注意：該數(shù)Rs50;%輸入碼元速率，單位udM=4；% 輸入碼元進制 m= 0 ; 輸入碼元序列長度。注意 : 該數(shù)值S mpra eFs/Rs采樣率 ,應(yīng)為大于1 得正整數(shù)，即Eye_num=4;% 在一個窗口內(nèi)可觀測到得眼圖個數(shù)。NRZ=*r ndin （ 1,Num， M)-M+ ;fig re( )

18、;st (NRZ);xla el （ 時間 );yla el （幅度 );k=k+1;e dend t,a = os e( s,F ,fir ，alpha); figu e(2);subpot( ,1 ， 1) ；pl （ ht) ；xlab l( 時間 ); l e（沖激響應(yīng) );hol n; ri on ；ti l ( 升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應(yīng) , 滾降因子 a pha=0、 2);st = conv（ a p_da ,ht ） / （ F ) ； ubpl t(2, ， 2); lot( t);x abe ( 時間 ） ;ylab l( 信號幅度 );hol on；gridn;tit （ 經(jīng)過升弦滾降系統(tǒng)后得碼元）fig r （ 3); r k 10: l r(leng