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PAGEPAGE5數(shù)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?shù)幕緱l件和原理,掌握基帶升余弦滾降系統(tǒng)的實現(xiàn)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(shù)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(shù)字通信原理》第七章7.2節(jié)——數(shù)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(jīng)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(xiàn),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(xiàn)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(xiàn)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(shù),。 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(shù)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(shù)。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(jīng)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(shù)據(jù),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(xiàn)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(xiàn)象與濾波器的滾降系數(shù)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(shù),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(shù)eyediagram來觀察眼圖。八、參考程序closeall;alpha=0.2;%設置滾降系數(shù),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(jīng)出現(xiàn)ISI(臨界點)%Ts=5*(1e-2);%Ts=50ms,出現(xiàn)嚴重ISIFs=1e3;%采樣頻率,單位Hz。注意:該數(shù)%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(shù)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(shù),即%要求Fs,Rs之間呈整數(shù)倍關系%Eye_num=2;%在一個窗口內可觀測到的眼圖個數(shù)。Eye_num=4;%在一個窗口內可觀測到的眼圖個數(shù)。%產(chǎn)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(jīng)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'
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