實(shí)驗(yàn)6數(shù)字基帶信號(hào)的眼圖實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)六 數(shù)字基帶信號(hào)的眼圖實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握無(wú)碼間干擾傳輸?shù)幕緱l件和原理，掌握基帶升余弦滾降系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法；2、通過(guò)觀察眼圖來(lái)分析碼間干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并觀察在輸入相同碼率的NRZ基帶信號(hào)下，不同濾波器帶寬對(duì)輸出信號(hào)碼間干擾大小的影響程度；3、熟悉MATLAB語(yǔ)言編程。二、實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明1、基帶傳輸特性 基帶系統(tǒng)的分析模型如圖3-1所示，要獲得良好的基帶傳輸系統(tǒng)，就應(yīng)該圖3-1基帶系統(tǒng)的分析模型抑制碼間干擾。設(shè)輸入的基帶信號(hào)為，為基帶信號(hào)的碼元周期，則經(jīng)過(guò)基帶傳輸系統(tǒng)后的輸出碼元為。其中（3-1）理論上要達(dá)到無(wú)碼間干擾，依照奈奎斯特第一準(zhǔn)則，基帶傳輸系統(tǒng)在時(shí)域應(yīng)滿(mǎn)足：(3-2)

2、頻域應(yīng)滿(mǎn)足：(3-3)圖3-2理想基帶傳輸特性此時(shí)頻帶利用率為,這是在抽樣值無(wú)失真條件下，所能達(dá)到的最高頻率利用率。由于理想的低通濾波器不容易實(shí)現(xiàn)，而且時(shí)域波形的拖尾衰減太慢，因此在得不到嚴(yán)格定時(shí)時(shí)，碼間干擾就可能較大。在一般情況下，只要滿(mǎn)足：(3-4)基帶信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸。這種濾波器克服了拖尾太慢的問(wèn)題。從實(shí)際的濾波器的實(shí)現(xiàn)來(lái)考慮，采用具有升余弦頻譜特性時(shí)是適宜的。(3-5)這里稱(chēng)為滾降系數(shù)，。所對(duì)應(yīng)的其沖激響應(yīng)為：(3-6)此時(shí)頻帶利用率降為，這同樣是在抽樣值無(wú)失真條件下，所能達(dá)到的最高頻率利用率。換言之，若輸入碼元速率，則該基帶傳輸系統(tǒng)輸出碼元會(huì)產(chǎn)生碼間干擾。 2、眼圖所謂眼圖

3、就是將接收濾波器輸出的，未經(jīng)再生的信號(hào)，用位定時(shí)以及倍數(shù)作為同步信號(hào)在示波器上重復(fù)掃描所顯示的波形（因傳輸二進(jìn)制信號(hào)時(shí)，類(lèi)似人的眼睛）。干擾和失真所產(chǎn)生的畸變可以很清楚的從眼圖中看出。眼圖反映了系統(tǒng)的最佳抽樣時(shí)間，定時(shí)的靈敏度，噪音容限，信號(hào)幅度的畸變范圍以及判決門(mén)限電平，因此通常用眼圖來(lái)觀察基帶傳輸系統(tǒng)的好壞。圖3-3眼圖示意圖 三、仿真程序設(shè)計(jì)1、程序框架圖3-4程序框架首先，產(chǎn)生M進(jìn)制雙極性NRZ碼元序列，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的抽樣頻率對(duì)該NRZ碼元序列進(jìn)行抽樣，再將抽樣序列送到升余弦滾降系統(tǒng)，最后畫(huà)出輸出碼元序列眼圖。2、參數(shù)設(shè)置該仿真程序應(yīng)具備一定的通用性，即要求能調(diào)整相應(yīng)參數(shù)以仿真不同的

4、基帶傳輸系統(tǒng)，并觀察輸出眼圖情況。因此，對(duì)于NRZ碼元進(jìn)制M、碼元序列長(zhǎng)度Num、碼元速率Rs，采樣頻率Fs、升余弦滾降濾波器參考碼元周期Ts、滾降系數(shù)alpha、在同一個(gè)圖像窗口內(nèi)希望觀測(cè)到的眼圖個(gè)數(shù)Eye_num等均應(yīng)可以進(jìn)行合理設(shè)置。3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)題目?jī)?nèi)容，設(shè)置仿真程序參數(shù)，編寫(xiě)仿真程序，仿真波形，并進(jìn)行分析給出結(jié)論。 不同進(jìn)制的碼元序列經(jīng)過(guò)不同帶寬的升余弦滾降系統(tǒng)后的眼圖通用程序RsTsM1501020.22501040.23502020.24505020.2（1）Rs=50 Ts=10 M=2 a=0.2close all;alpha=0.2;Ts=1e-2;Fs=1e3;

5、Rs=50;M=2;Num=100;Samp_rate=Fs/Rs;Eye_num=2;NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);title(雙極性NRZ碼元序列);Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);for r=1:Num*Samp_rate if rem(r,Samp_rate)=0 Samp_data(r)=NRZ(r/Samp_rate);endendht,a=rcosine(1/Ts,Fs,fir,alpha);figure(2);subplot(2,1,1);plot(ht);ylabel(沖激響應(yīng))

6、;title(升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應(yīng));st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel(信號(hào)幅度);title(經(jīng)過(guò)升余弦滾降系統(tǒng)后的碼元);figure(3);for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10 ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate); plot(ss); hold on;endylabel(信號(hào)幅度);title(基帶信號(hào)眼圖);從眼圖張開(kāi)程度可以得出沒(méi)有發(fā)生碼間干擾，這是因?yàn)榛鶐盘?hào)的碼元速率Rs為50Baud，而升余弦滾降濾

7、波器和FIR濾波器的等效帶寬B=60Hz（Ts=10ms），Rs2B，滿(mǎn)足了奈奎斯特第一準(zhǔn)則的條件。(2) Rs=50 Ts=10 M=4 a=0.2close all;alpha=0.2;Ts=1e-2;Fs=1e3;Rs=50;M=4;Num=100;Samp_rate=Fs/Rs;Eye_num=4;NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);title(雙極性NRZ碼元序列);Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);for r=1:Num*Samp_rate if rem(r,Samp_rate)=0 Samp

8、_data(r)=NRZ(r/Samp_rate);endendht,a=rcosine(1/Ts,Fs,fir,alpha);figure(2);subplot(2,1,1);plot(ht);ylabel(沖激響應(yīng));title(升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應(yīng));st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel(信號(hào)幅度);title(經(jīng)過(guò)升余弦滾降系統(tǒng)后的碼元);figure(3);for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10 ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate); plot(ss); hold on;endylabel(信號(hào)幅度);title(基帶信號(hào)眼圖);從眼圖張開(kāi)程度可以得出沒(méi)有發(fā)生碼間干擾，這是因?yàn)榛鶐盘?hào)的碼元速率Rs為50Baud，而升余弦滾降濾波器和FIR濾波器的等效帶寬B=60Hz（Ts=10ms），Rs2B不再滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。 4、 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我更加深入理解了無(wú)碼間干擾傳輸?shù)幕緱l件和原理，掌握了基帶升余弦滾降系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。我學(xué)會(huì)了通過(guò)觀察眼圖來(lái)分析碼間干擾對(duì)系統(tǒng)性