基帶信號眼圖實驗-matlab仿真

PAGEPAGE5數字基帶信號的眼圖實驗——matlab仿真一、實驗目的1、掌握無碼間干擾傳輸的基本條件和原理，掌握基帶升余弦滾降系統(tǒng)的實現方法；2、通過觀察眼圖來分析碼間干擾對系統(tǒng)性能的影響，并觀察在輸入相同碼率的NRZ基帶信號下，不同濾波器帶寬對輸出信號碼間干擾大小的影響程度；3、熟悉MATLAB語言編程。二、實驗預習要求1、復習《數字通信原理》第七章7.1節(jié)——奈奎斯特第一準則內容；2、復習《數字通信原理》第七章7.2節(jié)——數字基帶信號碼型內容；3、認真閱讀本實驗內容，熟悉實驗步驟。三、實驗原理和電路說明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)，就應該圖3-1 基帶系統(tǒng)的分析模型抑制碼間干擾。設輸入的基帶信號為，為基帶信號的碼元周期，則經過基帶傳輸系統(tǒng)后的輸出碼元為。其中 （3-1）理論上要達到無碼間干擾，依照奈奎斯特第一準則，基帶傳輸系統(tǒng)在時域應滿足： (3-2)頻域應滿足： (3-3)圖3-2 理想基帶傳輸特性此時頻帶利用率為,這是在抽樣值無失真條件下，所能達到的最高頻率利用率。 由于理想的低通濾波器不容易實現，而且時域波形的拖尾衰減太慢，因此在得不到嚴格定時時，碼間干擾就可能較大。在一般情況下，只要滿足： (3-4)基帶信號就可實現無碼間干擾傳輸。這種濾波器克服了拖尾太慢的問題。 從實際的濾波器的實現來考慮，采用具有升余弦頻譜特性時是適宜的。 (3-5)這里稱為滾降系數，。 所對應的其沖激響應為： (3-6)%嚴重增加程序運行時間Rs=50;%輸入碼元速率，單位BaudM=2;%輸入碼元進制Num=100;%輸入碼元序列長度。注意：該數值過大將%嚴重增加程序運行時間Eye_num=2;%在一個窗口內可觀測到的眼圖個數。圖3-5(d) 仿真參考結果圖（4）眼圖基本閉合，存在較為嚴重的碼間干擾，這是因為碼元速率Rs雖然仍為50Baud，但濾波器等效帶寬已經變?yōu)?2Hz（Ts=50ms），Rs>2B不再滿足奈奎斯特第一準則。多進制碼元情況：圖3-6 四進制NRZ碼元眼圖六、實驗報告要求1、整理實驗數據，畫出相應的波形。2、結合奈奎斯特第一準則，分析波形，表述出碼間干擾ISI現象與濾波器的等效帶寬設定值之間的關系，給出原因。3、結合奈奎斯特第一準則，分析波形，表述出碼間干擾ISI現象與濾波器的滾降系數設定值之間的關系，給出原因。七、思考題1、自行編寫升余弦滾降濾波器沖激響應函數，特別注意當公式中分子分母均為0時的特殊情況。2、采用MATLAB自帶眼圖函數eyediagram來觀察眼圖。八、參考程序closeall;alpha=0.2;%設置滾降系數，取值范圍在[0,1]Ts=1e-2;%升余弦滾降濾波器的參考碼元周 %期,Ts=10ms,無ISI。%Ts=2*(1e-2);%Ts=20ms,已經出現ISI（臨界點）%Ts=5*(1e-2);%Ts=50ms,出現嚴重ISIFs=1e3;%采樣頻率，單位Hz。注意：該數%值過大將嚴重增加程序運行時間Rs=50;%輸入碼元速率，單位Baud%M=2;M=4;%輸入碼元進制Num=100;%輸入碼元序列長度。注意：該數值%過大將嚴重增加程序運行時間。Samp_rate=Fs/Rs%采樣率，應為大于1的正整數，即%要求Fs,Rs之間呈整數倍關系%Eye_num=2;%在一個窗口內可觀測到的眼圖個數。Eye_num=4;%在一個窗口內可觀測到的眼圖個數。%產生雙極性NRZ碼元序列NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);xlabel('時間');ylabel('幅度');holdon;gridon;title('雙極性NRZ碼元序列');%對雙極性NRZ碼元序列進行抽樣k=1;forii=1:Numforjj=1:Samp_rateSamp_data(k)=NRZ(ii);k=k+1;endend%基帶升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應[ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha);%畫出基帶升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應波形figure(2);subplot(2,1,1);plot(ht);xlabel('時間');ylabel('沖激響應');holdon;gridon;title('升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應,滾降因子\alpha=0.2');%將信號送入基帶升余弦滾降系統(tǒng)，即做卷積操作st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);xlabel('時間');ylabel('信號幅度');holdon;gridon;title('經過升弦滾降系統(tǒng)后的碼元')%畫眼圖，在同一個圖形窗口重復畫出一個或若干個碼元figure(3);fork=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10%不考慮過渡階段信號，只觀測穩(wěn)定階段ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);holdon;endxlabel('時間'