实验2眼图观察测量实验

1、班级通信 1403学号 20140973 姓名裴振启指导教师邵军花日期实验 2眼图观察测量实验一、实验目得学会观察眼图及其分析方法，调整传输滤波器特性。二、实验仪器1、 眼图观察电路2. 时钟与基带数据发生模块，位号：g3.p k 调制模块 , 位号 a4。噪声模块，位号b。 k 解调模块 , 位号 c6。复接 / 解复接、同步技术模块, 位号 :i7。 20双踪示波器1 台三、实验原理在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计与改善( 通过调整 ) 传输系统性能。所谓“眼图”，就就是由解调后经过接收滤波器输出得基带信号, 以码元时钟作为同步信号 , 基带信号一个或少数码元周期反复扫描在示波器屏幕

2、上显示得波形称为眼图。干扰与失真所产生得传输畸变 , 可以在眼图上清楚地显示出来。因为对于二进制信号波形，它很像人得眼睛故称眼图.在图 2 1 中画出两个无噪声得波形与相应得“眼图”, 一个无失真，另一个有失真（码间串扰 ) 。图 21 中可以瞧出 , 眼图就是由虚线分段得接收码元波形叠加组成得. 眼图中央得垂直线表示取样时刻。当波形没有失真时，眼图就是一只“完全张开”得眼睛。在取样时刻, 所有可能得取样值仅有两个:+ 或 1。当波形有失真时 , “眼睛”部分闭合, 取样时刻信号取值就分布在小于1 或大于 1 附近。这样 , 保证正确判决所容许得噪声电平就减小了. 换言之 , 在随机噪声得功率

3、给定时 , 将使误码率增加。“眼睛”张开得大小就表明失真得严重程度。? 眼图图 1无失真及有失真时得波形及眼图(a) 无码间串扰时波形 ; 无码间串扰眼图(b) 有码间串扰时波形 ; 有码间串扰眼图通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告在图 2 2 中给出从示波器上观察到得比较理想状态下得眼图照片。本实验主要就是完成ps 解调输出基带信号得眼图观测实验.(a)二进制系统（ b)随机数据输入后得二进制系统图 2 2 实验室理想状态下得眼图四、各测量点与可调元件作用 底板右边“眼图观察电路”w06:接收滤波器特性调整电位器p：眼图观察信号输入点。p1：接收滤波器输出升余弦波形测试点（眼图观察测量

4、点）。五、实验步骤1. 插入有关实验模块：在关闭系统电源得条件下, 将“时钟与基带数据发生模块”、“p 调制模块”、“噪声模块”、“ psk 解调模块 ，插到底板“ g、 a、 c号得位置插座上（具体位置可见底板右下角得“实验模块位置分布表”). 注意模块插头与底板插座得防呆口一致, 模块位号与底板位号得一致。2.bpsk 信号线连接 :用专用导线将4p0、 37 0 ;3 p 2、 3p 1;3p02 、 38p01;38p0 、 16 连接（底板右边“眼图观察电路”） 。注意连接铆孔得箭头指向, 将输出铆孔连接输入铆孔。加电 :打开系统电源开关，底板得电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不

5、正常, 请立即关闭电源 , 查找异常原因。4. 跳线开关设置 :“p调制模块”跳线开关 37 0得 1 2、 3 4 相连。“时钟与基带数据发生模块”得拨码器 sw0：设置为“ 0001“,4p 1 产生 32kb得 15 位 m序列输出。5。无噪声眼图波形观察：（ 1）噪声模块调节 : 调节 3w0 , 将 3 p1 噪声电平调为0；（ 2）调节 3 02, 调整 p0信号幅度为 4v。（ 3）调整好 s调制解调电路状态 , 即7p1 与 38p2 波形一致（可以反相） ，若不一致 , 可调整 38w01电位器 .（ 4）调整接收滤波器 r ( ）( 这里可视为整个信道传输滤波器hw ) 得

6、特性 , 使之构( ）成一个等效得理想低通滤波器（ 5）用示波器得一根探头c1 放在 4p ( 码元时钟 ) 上 , 另一根探头 ch放在17( 数通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告字基带信号得升余弦波 ) 上, 选择示波器触发方式为 ch1，调整示波器得扫描旋纽，则可观察到若干个并排得眼图波形。眼图上面得一根水平线由连 1 引起得持续正电平产生 , 下面一根水平线由连 0 码引起得持续得负电平产生 , 中间部分过零点波形由 1、 0 交替码产生。观瞧眼图 , 调整电位器w06直到眼图波形得过零点位置重合、线条细且清晰, 此时得眼图为无码间串扰、无噪声时得眼图。在调整电位器w06过程中

7、, 可发现眼图波形过零点线条有时弥散 , 此时得眼图为有码间串扰、无噪声时得眼图，并且线条越弥散, 表示码间串扰越大;在调整过程中，还可发现 6在多个不同位置, 眼图波形得过零点都重合，由于w 6不同位置 , 对应 h( )得不同特性，它正好验证了无码间串扰传输特性不就是唯一得。有噪声眼图波形观察：调节 3w0 , 增加噪声电平 . 因为噪声得影响,p k 解调输出得基带信号中将出现干扰得毛刺信号 ( 实为电平毛刺 , 在后续再生信号中容易引起判决错误，出现误码） , 此时得眼图线条变粗、变模糊并且呈毛刺状。噪声越大，线条越粗 , 越模糊。7。另外 , 噪声也可直接与基带眼图信号混合，然后观测

8、眼图. 此时用专用导线将4p0与 p16 及 p17 与声电平，此时需在30相连。即将基带眼图信号直接接入“噪声模块3 02 铆孔观测眼图波形。,调节3w 1, 增加噪8、 关机拆线:实验结束 , 关闭电源，拆除信号连线注 : 本实验电路要求输入得基带信号为, 并按要求放置好实验模块2kbs 速率。.六、实验结果分析1、简述眼图得产生原理以及它得作用。眼图就是一系列数字信号在示波器上累积而显示得图形, 由于示波器得余辉作用 , 将扫描所得得每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。眼图中包含了丰富得信息, 从眼图上可以观察出码间串扰与噪声得影响, 体现了数字信号整体得特征，从而可以估计系统优劣程

9、度，因而眼图分析就是高速互连系统信号完整性分析得核心。另外也可以用此图形对接收滤波器得特性加以调整, 来减小码间串扰，改善系统得传输性能眼图得“眼睛”张开得大小反映着码间串扰得强弱“眼睛”张得越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小; 反之表示码间串扰越大。当存在噪声时，噪声将叠加在信号上, 观察到得眼图得线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，“眼睛”将张开得更小。与无码间串扰时得眼图相比, 原来清晰端正得细线迹，变成了比较模糊得带状线, 而且不很端正。噪声越大，线迹越宽, 越模糊 ;码间串扰越大，眼图越不端正 .2、观察实验中眼图波形，并采用mat ab 语言进行二进制基带传输系统仿真设计及眼

10、图得仿真观察。简易眼图仿真axis(1， 3 0， -0 、 5, 、 5）；x=r ndint(300 ， ,2);g id ony=0; o flt （ ,1,10） ;e ediagram(y,20 ，）；fig re(1 ）； =t ； = : 0061;d=t1; p ot( ,y ） ;经过通信系统得眼图仿真k= n（ 1) ； lo e ll ；noi e=k r n（ iz （ msg_o);m 2;% dein he m ar m g_mmsg_o nois ;n wgn( s _， r, m m rasured ); d 2; s=40; % s mpling =aw (m

11、sg_m,snr) ates 、pd 200; n ber ofd l y = 3;points n t e calculationrcva = rc sflt(z ， fd， fs, ir m g_o= ra di t(pd, ,m);nor l , 、 5，de ay； ran m intege h range fs/f ； 0,m 1 oiginal s nalpropdel= a、 * n + 1; v= cva( ropdelay:e ds r 0； %sgnal o-n ise ratemsg_m = ps mod( sg_ ,m) ；（ p e ay 1), ：);of set

12、=0；h= eyediagram（ r v1,n,1/fd，se ( 1， ame, pskmod eyeoffset);iagrathrouhawgn & iltr ) ；3、通过 l b 语言仿真观察基带信号（单极性归零、单极性不归零、双极性归零、双极性不归零波形) 得功率谱密度图。 s= ;figu e(1 ）n_s le=128 ；%每个码元得抽样点数s bplot （ 211)dt=ts/n_ m le; 抽样时间间隔pl （ t,st1(1:le gh(t ）),b ); 1 0;%码元数ax s(0 20 01、 5 ）;g id；t=0:d： (n* s ple-1) t;ti

13、tle(单极性 n波形 );gt1 ones( ,n_ a p） ;%nrzsu pl (21 ） ;gt on s（ 1，pl t(f1,10*lg10(ab （ tf1）、 2/n_sample/2 ） ,zeros(1 ， n_sa p） );e/2) ;%rz波形a is(- 4 );grid gt3= n（ * /ts ）；双极性on；sin 函数波形title(单极性 nrz功率谱密度d=（ sign(ran n（1， n)+ ） 2;%单极(db/h)）；性figu e(2 ）dat =sigexpa d( ， ampl );%su plot （ 11）在序列中插入n_sa le

14、- 个plot(t， t ( :length（t ） ) ， b） ;s =cnv(data ， gt );%卷积ax s（ 0 0 0 1、 5)； grid on;st2=c nv（ dat ,g ） ;%卷积 itl( 单极性 r波形 ）；d =si (rand （ 1， n)） ; ubpot （ 12) ；data2= gexpa d(d2, _ am le);%plot （f2,1 10(abs （ stf2 ）、对序列间隔插入 n_sam le 个2 n） );st =cn（ dta2 ， g1);% 卷积a is( 40 10） ;gri ;st =conv （ ata2, t

15、2); itle（单极性 rz 功率谱密度 (d 1， stf1=t2f （ ,st (1 ：/h) );length() ； i ure （ 3)f ,s f2 t2f(t,st2(1:lengtsubplt （ 2 1)(t ） )；plot （ ,s 3（ 1:l ngt （ t ）， b ); f3,sf =t2 （ t,st （ 1: xis（0 2 1、 5 1、 5) ； grid on;gth( ）);title(双极性 rz波形 ) ； f4,sf4=t2f( ， s4(1 ：s blot （ 21);length(t)；axisplot(f3,1 * o 0(abs(st

16、3）、（0-1 、51、 5);grid on;titl2/n) ）； xi （ 55 40 10 ）； rid o； i le （双极性n z 功率谱密度 (db h); igure( )( 双极性 r波形 ) ； ublo ( 12）；plot （f ， *log10( bs(s2/ ） ); x s( 5-40 10） ;grit tle(双极性 rz 功率谱密度 f4) 、 o ;su lot(211)(db/h) ）；p ot(t,st4（ 1:le th(t),b) ；4、 ( 选做）采用matlab 语言进行多进制基带传输系统眼图得仿真观察。close l ； o d on;al

17、pha=0 、g id on;2;% 设置title(双极性 nrz码元序列 ) ；0,1滚降系数，取值范围在k=1； s=1e-f rii= : um2;% jj=1 ： sam _rate升余弦滚降滤波器得参考码元周s p_data （k)= zf e（ii）； ;%采样频率，单位hz。注意：该数rs50;%输入码元速率，单位udm=4；% 输入码元进制 m= 0 ; 输入码元序列长度。注意 : 该数值s mpra efs/rs采样率 ,应为大于1 得正整数，即eye_num=4;% 在一个窗口内可观测到得眼图个数。nrz=*r ndin （ 1,num， m)-m+ ;fig re( )

18、;st (nrz);xla el （ 时间 );yla el （幅度 );k=k+1;e dend t,a = os e( s,f ,fir ，alpha); figu e(2);subpot( ,1 ， 1) ；pl （ ht) ；xlab l( 时间 ); l e（冲激响应 );hol n; ri on ；ti l ( 升余弦滚降系统冲激响应 , 滚降因子 a pha=0、 2);st = conv（ a p_da ,ht ） / （ f ) ； ubpl t(2, ， 2); lot( t);x abe ( 时间 ） ;ylab l( 信号幅度 );hol on；gridn;tit （ 经过升弦滚降系统后得码元）fig r （ 3); r k 10: l r(leng