基帶訊號眼圖實驗 2

1、掌握無碼間干擾傳輸的基本條件和原理，掌握基帶公升余弦滾降系統的實現方法；

2、通過觀察眼圖來分析碼間干擾對系統效能的影響，並觀察在輸入相同位元速率的nrz基帶訊號下，不同濾波器頻寬對輸出信號碼間干擾大小的影響程度；

3、熟悉matlab語言程式設計。

1、複習《數字通訊原理》第七章7.1節——奈奎斯特第一準則內容；

2、複習《數字通訊原理》第七章7.2節——數字基帶訊號碼型內容；

3、認真閱讀本實驗內容，熟悉實驗步驟。

1、基帶傳輸特性

基帶系統的分析模型如圖3-1所示，要獲得良好的基帶傳輸系統，就應該

圖3-1 基帶系統的分析模型

抑制碼間干擾。設輸入的基帶訊號為，為基帶訊號的碼元週期，則經過基帶傳輸系統後的輸出碼元為。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。

由於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)

基帶訊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，採用具有公升余弦頻譜特性時是適宜的。

3-5)

這裡稱為滾降係數，。

所對應的其衝激響應為：

3-6)

此時頻帶利用率降為，這同樣是在抽樣值無失真條件下，所能達到的最高頻率利用率。換言之，若輸入碼元速率，則該基帶傳輸系統輸出碼元會產生碼間干擾。

2、眼圖

所謂眼圖就是將接收濾波器輸出的，未經再生的訊號，用位定時以及倍數作為同步訊號在示波器上重複掃瞄所顯示的波形（因傳輸二進位制訊號時，類似人的眼睛）。干擾和失真所產生的畸變可以很清楚的從眼圖中看出。眼圖反映了系統的最佳抽樣時間，定時的靈敏度，噪音容限，訊號幅度的畸變範圍以及判決門限電平，因此通常用眼圖來觀察基帶傳輸系統的好壞。

圖3-3 眼圖示意圖

windows nt/2000/xp/windows 7/vista；

matlab v6.0以上。

1、程式框架

圖3-4 程式框架

首先，產生m進製雙極性nrz碼元序列，並根據系統設定的抽樣頻率對該nrz碼元序列進行抽樣，再將抽樣序列送到公升余弦滾降系統，最後畫出輸出碼元序列眼圖。

2、引數設定

該**程式應具備一定的通用性，即要求能調整相應引數以**不同的基帶傳輸系統，並觀察輸出眼圖情況。因此，對於nrz碼元進製m、碼元序列長度num、碼元速率rs，取樣頻率fs、公升余弦滾降濾波器參考碼元週期ts、滾降係數alpha、在同乙個影象視窗內希望觀測到的眼圖個數eye_num等均應可以進行合理設定。

3、實驗內容

根據現場實驗題目內容，設定**程式引數，編寫**程式，**波形，並進行分析給出結論。

4、**結果參考

參考例程引數設定如下：

無碼間干擾時：

ts=1e-2公升余弦滾降濾波器的理想參考碼元週期，單位s

fs=1e3取樣頻率，單位hz。注意：該數值過大將

嚴重增加程式執行時間

rs=50輸入碼元速率，單位baud

m=2輸入碼元進製

num=100輸入碼元序列長度。注意：該數值過大將

嚴重增加程式執行時間

eye_num=2在乙個視窗內可觀測到的眼圖個數。

圖3-5(a) **參考結果圖（1）

圖3-5(b) **參考結果圖（2）

圖3-5(c) **參考結果圖（3）

從眼圖張開程度可以得出沒有發生碼間干擾，這是因為基帶訊號的碼元素率rs為50baud，而公升余弦滾降濾波器和fir濾波器的等效頻寬b=60hz（ts=10ms），rs<2b，滿足了奈奎斯特第一準則的條件。

有碼間干擾時：

ts=5*(1e-2公升余弦滾降濾波器的理想參考碼元週期，單位s

fs=1e3取樣頻率，單位hz。注意：該數值過大將

嚴重增加程式執行時間

rs=50輸入碼元速率，單位baud

m=2輸入碼元進製

num=100輸入碼元序列長度。注意：該數值過大將

嚴重增加程式執行時間

eye_num=2在乙個視窗內可觀測到的眼圖個數。

圖3-5(d) **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，但濾波器等效頻寬已經變為12hz（ts=50ms），rs>2b不再滿足奈奎斯特第一準則。

多進製碼元情況：

圖3-6 **制nrz碼元眼圖（滿足奈奎斯特第一準則）

1、整理實驗資料，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頻寬設定值之間的關係，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係數設定值之間的關係，給出原因。

1、自行編寫公升余弦滾降濾波器衝激響應函式，特別注意當公式中分子分母均為0時的特殊情況。

2、採用matlab自帶眼圖函式eyediagram來觀察眼圖。

% 設基帶傳輸系統響應是公升余弦滾降系統

% 畫出在碼元序列經過不同頻寬的公升余弦滾降系同後的眼圖

close all;

alpha=0.2設定滾降係數，取值範圍在[0,1]

ts=1e-2公升余弦滾降濾波器的參考碼元周

期, ts=10ms,無isi。

% ts=2*(1e-2ts=20ms,已經出現isi（臨界點）

% ts=5*(1e-2ts=50ms,出現嚴重isi

fs=1e3取樣頻率，單位hz。注意：該數

值過大將嚴重增加程式執行時間

rs=50輸入碼元速率，單位baud

% m=2;

m=4輸入碼元進製

num=100輸入碼元序列長度。注意：該數值

過大將嚴重增加程式執行時間。

samp_rate=fs/rs取樣率，應為大於1的正整數，即

要求fs,rs之間呈整數倍關係

% eye_num=2在乙個視窗內可觀測到的眼圖個數。

eye_num=4在乙個視窗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;

decimate=[1 zeros(1,samp_rate-1)]; %decimate: 1*samp_rate

samp_data=decimate'*nrzsamp_data: samp_rate*num

samp_data=reshape(samp_data,1,samp_rate*num); %samp_data: 1*(samp_rate*num)

figure(1);

stem(nrz);

xlabel('時間');

ylabel('幅度');

hold on;

grid on;

title('雙極性nrz碼元序列');

%對雙極性nrz碼元序列進行抽樣

%基帶公升余弦滾降系統衝激響應

[ht,a] = rcosine(1/ts,fs,'fir',alpha);

%畫出基帶公升余弦滾降系統衝激響應波形

figure(2);

subplot(2,1,1);

plot(ht);

xlabel('時間');

ylabel('衝激響應');

hold on;

grid on;

title('公升余弦滾降系統衝激響應,滾降因子\alpha=0.2');

%將訊號送入基帶公升余弦滾降系統，即做卷積操作

st = conv(samp_data,ht)/(fs*ts);

subplot(2,1,2);

plot(st);

xlabel('時間');

ylabel('訊號幅度');

hold on;

grid on;

title('經過公升弦滾降系統後的碼元')

%畫眼圖，在同乙個圖形視窗重複畫出乙個或若干個碼元

figure(3);

for k = 10:floor(length(st)/samp_rate)-10

%不考慮過渡階段訊號，只觀測穩定階段

ss = st(k*samp_rate+1:(k+eye_num)*samp_rate);

plot(ss);

hold on;

endxlabel('時間');

ylabel('訊號幅度');

hold on;

grid on;

title('基帶訊號眼圖');

% eyediagram(st,samp_rate);

基帶訊號眼圖實驗 2

通原實驗報告基帶訊號和頻帶訊號的頻譜測試

訊號實驗2報告

數字訊號處理實驗2報告

基帶訊號眼圖實驗 2

通原實驗報告 基帶訊號和頻帶訊號的頻譜測試

訊號實驗2報告

數字訊號處理實驗2報告

相關推薦

通原實驗報告基帶訊號和頻帶訊號的頻譜測試