基带信号眼图实验通信原理基带与眼图-通信原理实验报告

ID:364933 · 发表于 2018-7-4 16:24

通信原理实验报告
实验2：基带信号眼图实验通信原理基带与眼图

实验目的

1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法

2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；

3、熟悉MATLAB语言编程。

实验原理

1、基带传输特性

基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该

抑制码间干扰。设输入的基带信号为

Ts为基带信号的码元周期，

则经过基带传输系统后的输出码元为：

其中

理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足：

频域应满足：

此时频带利用率为2/BaudHz,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。

用率。

由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。在一般情况下，只要满足：

基带信号就可实现无码间干扰传输。这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。

从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性时是适宜的。

这里称为滚降系数，。

所对应的其冲激响应为：

此时频带利用率降为，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。换言之，若输入码元速率，则该基带传输系统输出码元会产生码间干扰。

2、眼图

所谓眼图就是将接收滤波器输出的，未经再生的信号，用位定时以及倍数作为同步信号在示波器上重复扫描所显示的波形（因传输二进制信号时，类似人的眼睛）。干扰和失真所产生的畸变可以很清楚的从眼图中看出。眼图反映了系统的最佳抽样时间，定时的灵敏度，噪音容限，信号幅度的畸变范围以及判决门限电平，因此通常用眼图来观察基带传输系统的好坏。

实验内容

1、程序框架

首先，产生M进制双极性NRZ码元序列，并根据系统设置的抽样频率对该NRZ码元序列进行抽样，再将抽样序列送到升余弦滚降系统，最后画出输出码元序列眼图。

2、参数设置

该仿真程序应具备一定的通用性，即要求能调整相应参数以仿真不同的基带传输系统，并观察输出眼图情况。因此，对于NRZ码元进制M、码元序列长度Num、码元速率Rs，采样频率Fs、升余弦滚降滤波器参考码元周期Ts、滚降系数alpha、在同一个图像窗口内希望观测到的眼图个数Eye_num等均应可以进行合理设置。

实验结果

实验心得

通过本次实验，我掌握了无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；同时熟悉了MATLAB语言编程程序的使用。

附录（或者实验程序）

Ts=1;
N_sample=17;
eye_number=7;
alpha=1;
N_data=1000;
dt=Ts/N_sample;
t=-3*Ts:dt:3*Ts;
%产生双极性数字信号
d=sign(randn(1,N_data));
dd=sigexpand(d,N_sample);
%基带系统冲激响应
ht=sinc(t/Ts).*(cos(alpha*pi*t/Ts))./(1-4*alpha^2*t.^2/Ts^2+eps);
st=conv(dd,ht);
%snoi=0.1*randn(1,length(st));
%st=st+snoi;
tt=-3*Ts:dt:(N_data+3)*N_sample*dt-dt;
figure(1)
subplot(211)
plot(tt,st);
axis([0 40 -1.2 1.2])
xlabel('t/Ts')
ylabel('基带信号')
%画眼图
ss=zeros(1,eye_number*N_sample);
ttt=0:dt:eye_number*N_sample*dt-dt;
subplot(212)
for k=3:100
sss=st(k*N_sample+1:(k+eye_number)*N_sample);
plot(ttt,sss);hold on
end
xlabel('t/Ts')
ylabel('基带信号眼图')
%经过理想低通滤波器的眼图
clear all
close all
clc
N=1000;
N_sample=8;
Ts=1;
dt=Ts/N_sample;
t=0:dt:(N*N_sample-1)*dt;
gt=ones(1,N_sample);%数字基带波形
d=sign(randn(1,N));%输入数字序列
a=sigexpand(d,N_sample);
st=conv(a,gt);%数字基带信号
ht1=2.5*sinc(2.5*(t-5)/Ts);
ht1=(2.5)*sinc(2.5*(t)/Ts);
rt1=conv(st,ht1);
ht2 = sinc((t-5)/Ts);
ht2 = sinc(t/Ts);
rt2 = conv(st,ht2);
eyediagram(rt1+j*rt2,80,5);
subplot(211)
xlabel('T')
ylabel('幅度')
title('经过带宽为2.5/T的理想低通滤波器后的信号眼图')
subplot(212)
xlabel('T')
ylabel('幅度')
title('经过带宽为1/T的理想低通滤波器后的信号眼图')
function[out]=sigexpand(d,M)
N=length(d);
out=zeros(M,N);
out(1,:)=d;
out=reshape(out,1,M*N);

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