實(shí)驗(yàn)6.數(shù)字基帶信號(hào)的眼圖實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)六數(shù)字基帶信號(hào)的眼圖實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握無(wú)碼間干擾傳輸?shù)幕緱l件和原理，掌握基帶升余弦滾降系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法；2、通過(guò)觀(guān)察眼圖來(lái)分析碼間干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并觀(guān)察在輸入相同碼率的NRZ基帶信號(hào)下，不同濾波器帶寬對(duì)輸出信號(hào)碼間干擾大小的影響程度；3、熟悉MATLAB語(yǔ)言編程。二、實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明1、基帶傳輸特性基帶系統(tǒng)的分析模型如圖3-1所示，要獲得良好的基帶傳輸系統(tǒng)，就應(yīng)該圖3-1 基帶系統(tǒng)的分析模型抑制碼間干擾。設(shè)輸入的基帶信號(hào)為，為基帶信號(hào)的碼元周期，則經(jīng)過(guò)基帶傳輸系統(tǒng)后的輸出碼元為。其中 （3-1）理論上要達(dá)到無(wú)碼間干擾，依照奈奎斯特第一準(zhǔn)則，基帶傳輸系統(tǒng)在時(shí)域應(yīng)滿(mǎn)足： (3-2)頻域應(yīng)滿(mǎn)足： (3-3)圖3-2 理想基帶傳輸特性此時(shí)頻帶利用率為,這是在抽樣值無(wú)失真條件下，所能達(dá)到的最高頻率利用率。 由于理想的低通濾波器不容易實(shí)現(xiàn)，而且時(shí)域波形的拖尾衰減太慢，因此在得不到嚴(yán)格定時(shí)時(shí)，碼間干擾就可能較大。在一般情況下，只要滿(mǎn)足： (3-4)基帶信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾傳輸。這種濾波器克服了拖尾太慢的問(wèn)題。 從實(shí)際的濾波器的實(shí)現(xiàn)來(lái)考慮，采用具有升余弦頻譜特性時(shí)是適宜的。 (3-5)這里稱(chēng)為滾降系數(shù)，。 所對(duì)應(yīng)的其沖激響應(yīng)為： (3-6)此時(shí)頻帶利用率降為，這同樣是在抽樣值無(wú)失真條件下，所能達(dá)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(tǒng)輸出碼元會(huì)產(chǎn)生碼從眼圖張開(kāi)程度可以得出沒(méi)有發(fā)生碼間干擾，這是因?yàn)榛鶐盘?hào)的碼元速率Rs為50Baud，而升余弦滾降濾波器和FIR濾波器的等效帶寬B=60Hz（Ts=10ms），Rs<2B，滿(mǎn)足了奈奎斯特第一準(zhǔn)則的條件。(2)Rs=50Ts=10M=4a=0.2closeall;alpha=0.2;Ts=1e-2;Fs=1e3;Rs=50;M=4;Num=100;Samp_rate=Fs/Rs;Eye_num=4;NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);title('雙極性NRZ碼元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);forr=1:Num*Samp_rateifrem(r,Samp_rate)==0Samp_data(r)=NRZ(r/Samp_rate);endend[ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha);figure(2);subplot(2,1,1);plot(ht);ylabel('沖激響應(yīng)');title('升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應(yīng)');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信號(hào)幅度');title('經(jīng)過(guò)升余弦滾降系統(tǒng)后的碼元');figure(3);fork=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);holdon;endylabel('信號(hào)幅度');title('基帶信號(hào)眼圖');從眼圖張開(kāi)程度可以得出沒(méi)有發(fā)生碼間干擾，這是因?yàn)榛鶐盘?hào)的碼元速率Rs為50Baud，而升余弦滾降濾波器和FIR濾波器的等效帶寬B=60Hz（Ts=10ms），Rs<2B，滿(mǎn)足了奈奎斯特第一準(zhǔn)則的條件。眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，M=4，所以能看到3只眼睛。(3)Rs=50Ts=20M=2a=0.2closeall;alpha=0.2;Ts=2*1e-2;Fs=1e3;Rs=50;M=2;Num=100;Samp_rate=Fs/Rs;Eye_num=2;NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);title('雙極性NRZ碼元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);forr=1:Num*Samp_rateifrem(r,Samp_rate)==0Samp_data(r)=NRZ(r/Samp_rate);endend[ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha);figure(2);subplot(2,1,1);plot(ht);ylabel('沖激響應(yīng)');title('升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應(yīng)');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信號(hào)幅度');title('經(jīng)過(guò)升余弦滾降系統(tǒng)后的碼元');figure(3);fork=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);holdon;endylabel('信號(hào)幅度');title('基帶信號(hào)眼圖');從眼圖張開(kāi)程度可以得出沒(méi)有發(fā)生碼間干擾，這是因?yàn)榛鶐盘?hào)的碼元速率Rs為50Baud，而升余弦滾降濾波器和FIR濾波器的等效帶寬B=30Hz（Ts=10ms），Rs=2B，滿(mǎn)足了奈奎斯特第一準(zhǔn)則的條件。能看到一只清晰的眼睛。(4)Rs=50Ts=50M=2a=0.2closeall;alpha=0.2;Ts=5*1e-2;Fs=1e3;Rs=50;M=2;Num=100;Samp_rate=Fs/Rs;Eye_num=2;NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);title('雙極性NRZ碼元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);forr=1:Num*Samp_rateifrem(r,Samp_rate)==0Samp_data(r)=NRZ(r/Samp_rate);endend[ht,a]=rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha);figure(2);subplot(2,1,1);plot(ht);ylabel('沖激響應(yīng)');title('升余弦滾降系統(tǒng)沖激響應(yīng)');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信號(hào)幅度');title('經(jīng)過(guò)升余弦滾降系統(tǒng)后的碼元');figure(3);fork=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);holdon;endylabel('信號(hào)幅度');title('基帶信號(hào)眼圖');眼圖基本閉合，存在較為嚴(yán)重的碼間干擾，這是因?yàn)榇a元速率Rs雖然仍為50Baud，但濾波器等效帶寬已經(jīng)變?yōu)?2Hz（Ts=50ms），Rs>2B不再滿(mǎn)足奈奎斯特第一準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我更加深入理解了無(wú)碼間干擾傳輸?shù)幕緱l件和原理，掌握了基帶升余弦滾降系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法