使用matlab绘制数字基带信号得眼图实验

使用matlab绘制数字基带信号得眼图实验

一、实验目得

1、掌握无码间干扰传输得基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统得实现

方法；

2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能得影响，并观察在输入相同码率

得NRZ基带信号下,不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小得影响程度；

3、熟悉MATLAB语言编程。

二、实验原理和电路说明

1、基带传输特性

基带系统得分析模型如图3-1所示，要获得良好得基带传输系统,就应该

2＞的(5Z)

n基带传输n

.抽样判决.

H(①)

图3-1基带系统得分析模型

抑制码间干扰。设输入得基带信号为-〃(),7；为基带信号得码元用

n

期，则经过基带传输系统后得输出码元为其中

Hg)*dco(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:

1,k=G

(3-2)

攵为其他整数

频域应满足:

0,其他口

▲”(⑼

co

因3—2理想基带传输特性

此时频带利用率为2Baud/法，这就就是在抽样值无失真条件下，所能达到得

最高频率利用率。

由于理想得低通滤波器不容易实现，而且时域波形得拖尾衰减太慢，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：

rrf[rrf2乃)....(2乃)II,7

/Hco+-----=Hco-------+H(co)+H3+——=Ts,\cd\<一(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得问题。

从实际得滤波器得实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性”（⑼时就就是适

宜得。

1-sin二（。一巳），如二丝引同工型主艺

11

"a"TxT’

H（3）=1,［小(3-5)

1S

0,

这里。称为滚降系数

所对应得其冲激响应为：

.Tit

M')=卷1鲁黑)。-6)

此时频带利用率降为2/（1+a）Baud/Hz,这同样就就是在抽样值无失真条件

下，所能达到得最高频率利用率。换言之，若输入鸡元速率尺＞1/1,则该基带传输

系统输出码元会产生码间干扰。

2、眼图

所谓眼图就就就是将接收滤波器输出得，未经再生得信号，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得波形（因传输二进制信号叱类似人得

眼睛）。干扰和失真所产生得畸变可以很清楚得从眼图中看出。眼图反映了系统

得最佳抽样时间,定时得灵敏度，噪音容限，信号幅度得畸变范围以及判决门很电

平，因此通常用眼图来观察基带传输系统得好坏。

最佳抽样时刻

号容限

，判决门限电平

力过零点畸变

对定时误差抽样信号畸变

的灵敏府

图3-3眼图示意图

三、仿真程序设计

1、程序框架

图3-4程序框架

首先，产生M进制双极性NRZ码元序列，并根据系统设置得抽样频率对该NR

Z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得通用性,即要求能调整相应参数以仿真不同得基带

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得眼图个数Eyjnum等均应可以进

行合理设置。

3、实验内容

根据现场实脸题目内容，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。

不同进制得码元序列经过不同带宽得升余弦滚降系统后得眼图通用

程序

RsTsMa

1501020、2

2501040、2

3502020、2

4505020、2

(l)Rs=50Ts=10M=2a=()、2

closeall;

alpha=0、2;

Ts=le-2；

Fs=le3;

Rs=50;

M=2;

Num=100;

Samp_rate—F$/Rs;

Eye_num=2;

NRZ=2*randint(1

figure(l);

stcm(NRZ);

titleC双极性NRZ码元序列')；

Samp_data=zeros(l,Samp_rate*Num);

forr=l:Num*Samp_rate

ifrem(r,Samp_rate)==0

Samp_data(r)=NRZ(r/Samp_ratc);

cnd

end

[ht,a]=rcosine(l/Ts,Fs/fir1,a1pha);

figure(2);

subp1ot(2,1,1);

P1ot(ht);

ylabcl('冲激响应?；

title。升余弦滚降系统冲激响应’);

st=Conv(Samp_data,ht)/(FS*Ts);

subplot(2,l,2);

plot(st);

ylabe1('信号幅度%

tit1经过升余弦滚降系统后得码元')；

figure(3);

fork=1O:floor(length(st)/Samp_rate)-l0

ss=st(k*Samp_rate+l:(k+Eye_num)*Samp_rate);

plot(ss);

ho1don;

end

ylabeIC信号幅度)；

titleC基带信号眼图');

升余弦滚降系统冲激响应

10203040506070

经过升余弦滚降系统后的宵元

5001000150020002500

基带信号眼图

0.15

0510152025303540

从眼图张开程度可以得出没有发生码间干扰，这就就是因为基带信号得码元

速率Rs为50Baud而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器得等效带宽B=60Hz(T

s=lOms),RsV2B,满足了奈奎斯特第一准则得条件。

(2)Rs=50Ts=l0M=4a=0、2

clOseall;

alpha=0>2;

Ts=le-2;

Fs=le3;

Rs=50；

M:4;

Num=100;

Samp_rate=Fs/Rs;

Eye_num=4;

NRZ=2*randint(l,Num,M)-M+l;

Rgure(l);

stem(NRZ)；

tit1e(双极性NRZ码元序列)；

Samp_data=zeros(l,Samp_rate*Num);

forr=l:Num*Samp_rate

ifrcm(r,Samp_rate产二0

Samp_data(r)=NRZ(r/Samprate);

end

end

[ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs/firz,alpha);

figure(2);

subplot(2,1,1);

plot(ht);

ylabel(1冲激响应)

tit1升余弦滚降系统冲激响应)

st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);

subplot(2,1,2);

plOt(St);

ylabe1('信号幅度)；

title('经过升余弦滚降系统后得码元');

figure(3);

fork=10:fIoor(1cngth(st)/Samp_rate)-10

ss=st(k*S£mp_ratc+1:(k+Eyc_num)*Samp_ratc);

plot(ss);

hoidon;

end

y1abel(z信号幅度')；

titleC基带信号眼图');

双极性NRZ码兀序列

升余弦滚降系统冲激响应

回

S

镌

黄.5O

05

O

10203040506070

64经过升余弦滚降系统后的宵元

2

超

喳0

中

妲

2

04

5001000150020002500

基带信号眼图

01020304050607080

从眼图张开程度可以得出没有发生码间干扰，这就就是因为基带信号得码元

速率Rs为50Baud,而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器得等效带宽B=60Hz(T

s=10ms),Rs<2B,满足了奈奎斯特第一准则得条件。眼图就就是由各段码元波形

叠加而成得,M=4,所以能看到3只眼睛。

(3)Rs=50Ts=20M=2a=0>2

c1oseall;

alpha=0、2;

Ts=2*le-2;

Fs=1c3:

Rs=50;

M=2；

Num=100;

Samp_rate=Fs/Rs;

Eyc_num=2;

NRZ=2*randint(l,Num,M)-M+1;

figure(l);

stem(NRZ);

tit1eC双极性NRZ码元序列)；

Samp_data=zcros(1,Samp_rate*Num);

forr=1:Num*Samp_ratc

ifrem(r,Samp_rate)==0

Samp_data(r)=NRZ(r/Samp_rate);

end

end

[ht,a]=rcosine(l/Ts,Fs/fir*,alpha);

figurc(2)；

subplot(2,1,1)；

ylabe1(*冲激响应)；

titleC升余弦滚降系统冲激响应');

st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);

Subplot(2,l,2);

p1ot(st);

ylabel(1信号幅度)；

tide(经过升余弦滚降系统后得码元)；

figure(3);

fork=10:f1oor(lcngth(st)/Samp_rate)-10

ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);

plot(ss);

holdon;

end

y1abelf信号幅度')；

titIcC基带信号眼图）;

双极性NRZ码兀序列

升余弦滚降系统冲激响应

经过升余弦滚降系统后的码兀

2500

基带信号眼图

0.1

0510152025303540

从眼图张开程度可以得出没有发生码间干扰，这就就是因为基带信号得码元

速率Rs为50Baud,而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器得等效带宽B=30Hz(T

s=l0ms),Rs=2B,满足了奈奎斯特第一准则得条件。能看到一只清晰得眼睛。

(4)RS=5OTs=50M=2a=0、2

clOsea11;

alpha=O、2;

Ts=5*le-2;

Fs=lc3;

Rs=50;

M-2;

Num=100；

Samp_rate=Fs/Rs;

Eye_num=2;

NRZ=2*rand1n

figure(1);

stem(NRZ);

tit1e(z双极性NRZ码元序列');

Samp_data=zeros(l,Samp_rate*Num);

forr=1:Num*Samp_rate

ifrem(r,Samp_ratc)==0

Sampdata(r)=NRZ(r/Samp_rate);

end

end

[ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs,'firalpha);

figure(2);

subplot(2,1,1);

plot(ht);

y1abe1(*冲激响应);

ti升余弦滚降系统冲激响应)；

st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);

subplot(2,l,2);

plot(st);

y1abel(信号幅度》；

tit1e(z经过升余弦滚降系统后得码元)；

figure©);

fork=10:f1oor(length(st)/Samp_rate)-10

ss=st(k*Samp_ratc+1:(k+Eyc_num)*Samp_ratc);

plot(ss);

hoidon;

end

ylabe1(*信号幅度)；

title（•基带信号眼图'）;

序列

Z码兀

性NR

双极

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

应

激响

统冲

降系

弦滚

升余

回

S

熊

350

300

250

200

150

100

黄50

元

的吗

统后

降系

弦滚

升余

经过

B

理

CI但P

0

250