杭电 通信原理实验报告 (4)

实验三 数字基带信号的眼图实验

一、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。

二、实验预习要求

1、复习《数字通信原理》第七章7.1节——奈奎斯特第一准则内容； 2、复习《数字通信原理》第七章7.2节——数字基带信号码型内容； 3、认真阅读本实验内容，熟悉实验步骤。

三、实验原理和电路说明

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

?a??t?nT?nsn基带传输H(?)?ah?t?nT?nsn抽样判决

图3-1

基带系统的分析模型

抑制码间干扰。设输入的基带信号为?an??t?nTs?，Ts为基带信号的码元周期，则经过

n基带传输系统后的输出码元为?anh?t?nTs?。其中

nh(t)?12??????H(?)ej?td? （3-1）

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：

k?0?1，h(kTs)??

?0,k为其他整数 (3-2)

频域应满足：

??T，???sTs H(?)???0,其他?? (3-3)

H(?)Ts??Ts0?Ts?

图3-2 理想基带传输特性

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

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：

?i???2?i?2??2??H?????H?????H(?)?H?????Ts,TTTs?s?s???????Ts (3-4)

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H(?)时是适宜的。

??1?sin???H(?)????????Ts??(??)?,?2?Ts??1,0,?(1??)Ts????(1??)TsTs0????(1??) (3-5)

???(1??)Ts这里?称为滚降系数，0???1。

所对应的其冲激响应为：

sinh(t)??tTscos(??tTs)1??4?t22?tTsTs2? (3-6)

此时频带利用率降为2/(1??)Baud/Hz，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Rs'?1/Ts，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。

图3-3

眼图示意图

四、仿真环境

Windows NT/2000/XP/Windows 7/VISTA； MATLAB V6.0以上。

五、仿真程序设计

1、程序框架

NRZ(n)双极性NRZ码元序列产生Samp_data(m)NRZ码元序列抽样升余弦滚降系统st(m)画眼图

图3-4 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。

3、实验内容

根据现场实验题目内容，设置仿真程序参数，编写仿真程序，仿真波形，并进行分析给出结论。

4、仿真结果参考

参考例程参数设置如下： 无码间干扰时：

Ts=1e-2; %升余弦滚降滤波器的理想参考码元周期，单位s Fs=1e3; %采样频率，单位Hz。注意：该数值过大将 %严重增加程序运行时间 Rs=50; %输入码元速率，单位Baud M=2; %输入码元进制

Num=100; %输入码元序列长度。注意：该数值过大将 %严重增加程序运行时间

Eye_num=2; %在一个窗口内可观测到的眼图个数。

图3-5(a)

仿真参考结果图（1）

图3-5(b)

仿真参考结果图（2）

图3-5(c)

仿真参考结果图（3）

从眼图张开程度可以得出没有发生码间干扰，这是因为基带信号的码元速率Rs为50Baud，而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器的等效带宽B=60Hz（Ts=10ms），Rs<2B，满足了奈奎斯特第一准则的条件。

有码间干扰时：

Ts=5*(1e-2); %升余弦滚降滤波器的参考码元周期，单位s Fs=1e3; %采样频率，单位Hz。注意：该数值过大将

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