通信原理实验数字解调与眼图

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通信原理课程教案实验四数字同步及眼图

实验四数字同步及眼图实验(理论课:教材第13章P404）实验内容1.位定时、位同步提取实验2.信码再生实验3.眼图观察及分析实验4.仿真眼图观察测量实验一、实验目的1.掌握数字基带信号的传输过程。

2.熟悉位定时产生与提取位同步信号的方法。

3.学会观察眼图及其分析方法。

二、实验电路工作原理（一）、眼图概念一个实际的基带传输系统，尽管经过十分精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是不可能的。

码间干扰是不可能完全避免的，码间干扰问题与信道特性、发送滤波器、接受滤波器特性等因素有关。

因而计算由于这些因素所引起的误码率就十分困难，尤其是在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种合适的定量分析方法。

在码间干扰和噪声同时存在的情况下，系统性能的定量分析，就是想得到一个近似的结果都是十分繁杂的。

那么，怎样来衡量整个系统的传输质量呢? 眼图，就是一种可以直观地、方便地估价系统性能一种方法。

这种方法具体做法是：用一个示波器接在接受滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接受码元的周期同步。

这时就可以从示波器显示的图形上，观察出码间干扰和噪声的影响，从而估计出系统性能的优劣程度。

所谓眼图是指示波器显示的这种图像。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

因为对于二进制信号波形，它很像一只人的眼睛而得名。

如图4－3所示。

（二）、同步信号的作用与电路工作原理数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发端和收端正确地同步。

同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。

通常有三种同步方式：即载波同步、位同步和群同步。

在本实验中主要位同步。

实现位同步的方法有多种，但可分为两大类型：一类是外同步法。

另一类是自同步法。

所谓外同步法，就是在发端除了要发送有用的数字信息外，还要专门传送位同步信号，到了接收端得用窄带滤波器或锁相环进行滤波提取出该信号作为位同步之用。

所谓自同步法，就是在发端并不专门向收端发送位同步信号，而收端所需要的位同步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。

北邮通信原理通原实验16QAM知识讲解

北邮通信原理通原实验16Q A M实验二、16QAM调制一、实验目的1、学会使用SystemView观察信号的星座图与眼图，分析性能2、学习正交幅度调制解调的基本原理。

二、实验原理1、正交幅度调制QAM是由两个正交载波的多电平振幅键控信号叠加而成的，因此正交幅度调制是一种频谱利用率很高的调制方式。

同时利用已调信号在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息在一个信道中传输。

2、调制原理3、解调原理4、眼图眼图的“眼睛”的大小代表码间串扰的情况。

“眼睛”张开的越大，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。

5、星座图我们通常把信号矢量端点的分布图称为星座图。

它对于调制方式的误码率有很直观的判断。

三、实验内容1、在system view软件中做出仿真连线图。

2、设置参数，观察调制信号波形3、眼图设置：在SystemView中，在分析窗口单击图标，选择style，单击slice，并且设置合适的起点和终点的时间切片，然后选择信号后，得到眼图。

4、星座图设置：在SystemView中，在分析窗口中单击图标，选择style，单击scatter plot，在右侧的窗口中选择所需要观察的信号波形，确定，得到星座图。

5、设置无噪声和有噪声情况参数，对眼图和星座图进行对比分析。

四、实验结果1、无噪声情况下，即序列均值为0，方差为0。

原基带信号：调制信号（同向）（正交）无噪眼图：无噪星座图：2、有噪声：均值为0，方差为1 眼图（有噪）：星座图（有噪）：五、结果分析从上述实验结果图中可以看出：1、原基带信号经过调制后，同向正交都满足。

2、在无噪情况下，眼图较清晰，眼睛睁开较大，表明码间干扰较小；星座图能量较规整，误码率相对较低。

3、在有噪情况下，眼图较，眼睛睁开较小，表明码间干扰较大；星座图能量杂乱，误码率较高。

4、可见，噪声对系统性能有一定影响。

六、心得体会通过这次实验，我在通原理论的基础上又比较系统地了解了16QAM的调制与解调，在做实验仿真时总会遇到各种问题，在这种情况下就会努力找到最饥饿路径解决问题，无形间提高了我们的动手和动脑能力，并且同学之间还能相互探讨，相互促进吧。

通信原理中的眼图如何描述

通信原理中的眼图如何描述通信原理中的眼图是一种常用的信号分析方法，用来描述数字通信中的信号质量和带宽利用率。

它可以表达信号的波形、噪声、振幅和时间间隔等信息，是衡量数字通信系统性能的重要工具。

眼图的基本定义是将连续的信号序列按照一定时间间隔进行采样，然后将采样到的数字信号以一定的水平缩放因子和垂直偏移因子绘制到坐标系中，形成一系列的“眼睛”形状。

每个“眼睛”代表一个样本周期内的传输信号，通过分析这些“眼睛”的开口大小、对称性、向上或向下的移动等特征，可以推断出信道传输特性和影响因素。

眼图可以从多个方面提供有关信号质量的信息。

首先，眼图的开口大小可以反映信号的抗噪声能力和抗干扰能力。

如果开口较小，意味着传输信号容易受到噪声和干扰的影响，信号质量较差；反之，如果开口较大，信号质量较好，传输容易。

其次，眼图的对称性可以反映信号的失真情况。

如果眼图不对称，说明信号可能发生了失真，需要进行补偿或校正。

此外，眼图的移动方向和距离可以表达信号的时钟同步性和信号间隔的准确程度。

如果眼图向上或向下移动，或者眼图的顶部或底部出现扭曲，意味着信号的时钟同步不好，信号间隔的准确性较差。

眼图的形状和特征主要受到以下几个因素的影响。

首先，信号的带宽决定了眼图的开口大小。

带宽越大，眼图的开口越大，信号质量越好。

其次，信号的噪声和干扰会使眼图的开口变窄，影响信号的清晰度。

因此，抗噪声和抗干扰能力越强的信号，眼图的开口越大。

此外，时钟同步误差也会对眼图产生影响。

时钟同步误差越大，眼图的移动越明显，信号间隔的准确度越低。

最后，传输介质的失真和信道衰减会使眼图发生形变，降低信号的质量。

在实际应用中，通过观察和分析眼图，可以识别出信号传输中的问题和优化方案。

例如，如果眼图的开口非常小，表明信号的抗噪声和抗干扰能力差，可以考虑增加信号的幅度、使用更好的编码和解码算法，或者改善传输环境等方法来提高信号质量。

如果眼图的对称性不好，可以考虑采用均衡技术或预编码技术来补偿信号失真。

实验八M序列发生及眼图观测实验

实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
1、M序列
移位时钟节拍
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
表1 m序列发生器状态转移流程图
第1级 a n1
0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1
第2级
an2
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0
二、实验预习要求
认真预习《通信原理》中关于M序列及眼图有关章节的内容。
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实验八 M序列发生及眼图观测实验
三、实验仪器仪表
1、70MHz双踪数字存储示波器一台 2、实验模块：
数字编码模块——M序列输出数字时钟信号源模块眼图观测及白噪声输出模块
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实验八 M序列发生及眼图观测实验
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实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
2、眼图
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。因为对于二进制信号波形，它很像一只人的眼睛。
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通
实验八 M序列发生及眼图观测实验
实验八 M序列发生及眼图观测实验
【实验性质】：验证性实验
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实验八 M序列发生及眼图观测实验
一、实验目的
1、掌握M序列等伪随机码的发生原理。 2、了解伪随机码在通信电路中的作用。 3、掌握眼图的观测。
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实验八 M序列发生及眼图观测实验
t

通信原理实验报告眼图

部分响应系统一、实验目的1．通过实验掌握第一类部分响应系统的原理及实现方法； 2．掌握基带信号眼图的概念及绘制方法。

二、实验原理 1.部分响应系统为了提高系统的频带利用率，减小定时误差带来的码间干扰，升余弦传输特性在这两者的选择是有矛盾的。

理想低通传输特性可以有最高的频带利用率2=s η，但拖尾的波动比较大，衰减也比较慢。

若能改善这种情况，并保留系统的带宽等于奈奎斯特带宽，就能在保证一定的传输质量前提下显著地提高传输速率。

这是有实际意义的，特别是在高速大容量传输系统中。

部分响应传输系统就具有这样的特点。

部分响应传输系统是通过对理想低通滤波器冲激响应的线性加权组合，来控制整个传输系统冲激响应拖尾的波动幅度和衰减。

当然，这样做会引入很强的码间干扰，但这种码间干扰是可控制的，是已知的，因此很容易从接收信号的抽样值中减去。

由于这种组合并不影响系统的传输带宽，因此频带利用率高。

第一类部分响应系统是在相邻的两个码元间引入码间干扰。

由于理想低通系统的传递函数为其冲激响应为ssT t T t t h //sin )(ππ=，如果用)(t h 以及)(t h 的时延s T 的波形作为系统的冲激响应，那么它的系统带宽肯定限制在⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-s s TT 21,21，也就是说，系统的频带利用率为2bit/Hz 。

接着来看系统的冲激响应函数)(t g ：s ss s s s s T t T t T tT T t c T tc T t h t h t g /11sin)(sin sin )()()(-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=-+=ππππsT f 21||<其他⎩⎨⎧=0)(sTf H可以看到，这个系统的冲激响应的衰减是理想低通冲激响应函数衰减的sT t /11-，它比理想低通系统冲激响应函数衰减快，因此相对于对定时精度的要求降低，它的系统响应为可以看到，第一类部分响应系统并不满足抽样点无码间干扰的条件，其每个抽样点仅受前一个码元的影响，因此可以通过减去前一码元的干扰来确定当前抽样点值，从而正确判决。

实验二信道与眼图实验

实验二信道与眼图实验一、实验目的1、掌握用眼图来定性评价基带传输系统性能。

2、掌握信道与眼图模块的使用方法。

二、实验内容1、信号送入高斯白噪信道，调节噪声功率大小，观测信道输出。

2、数字基带传输信道观测眼图。

三、实验仪器1、信号源模块一块2、信道与眼图模块一块3、20M双踪示波器一台4、虚拟仪器（选配）一块5、频谱分析仪一台四、实验原理1、高斯白噪本实验中我们用伪随机序列模拟高斯白噪声。

伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。

由于它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的实际应用。

目前广泛应用的伪随机噪声都是由数字电路产生的周期序列（经滤波等处理后）得到的。

我们把这种周期序列称为伪随机序列。

通常产生伪随机序列的电路为一反馈移存器。

它又可分为线性反馈移存器和非线性反馈移存器两类。

由线性反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移存器序列，通常简称为m序列。

由于m序列的均衡性、游程分布、自相关特性和功率谱与上述随机序列的基本性质很相似，所以通常认为m序列属于伪噪声序列或伪随机序列。

用m序列的这一部分频谱作为噪声产生器的噪声输出，虽然这种输出是伪噪声，但是多次进行某一测量，都有较好的重复性。

将m序列进行滤波，就可取得上述功率谱均匀的部分作为输出。

实验中，“噪声功率调节”旋转电位器用来控制叠加在信号上的噪声功率的大小。

2、传输畸变和眼图一个实际的基带传输系统，尽管经过了精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是困难的，甚至是不可能的。

因此，码间干扰也就不可能避免。

我们知道，码间干扰问题与发送滤波器特性、信道特性、接收滤波器特性等因素有关，因而计算由于这些因素所引起的误码率就非常困难，尤其在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种合适的定量分析方法。

眼图就是一种能够方便地估计系统性能的实验手段。

这种方法的具体做法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。

通信原理硬件实验一眼图实验

电子信息与自动化学院《通信原理》实验报告学号：姓名：实验名称：硬件实验一眼图实验成绩：一、实验目的1.掌握眼图观测方法；2.学会用眼图分析通信系统性能；二、实验仪器1.RZ9681实验平台2.实验模块：•主控模块A1•基带信号产生与码型变换模块-A2•信道编码与频带调制模块-A4•纠错译码与频带解调模块-A53.信号连接线4.100M双通道示波器5.PC机（二次开发）三、实验原理1.1 什么是眼图?所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，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上显示的波形称为眼图。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

因为对于二进制信号波形，它很像人的眼睛故称眼图。

在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善（通过调整）传输系统性能。

我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间串扰。

在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。

为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。

眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。

在下图眼图示意图中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。

在图中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。

眼图中央的垂直线表示取样时刻。

当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。

在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1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的噪声电平就减小了。

换言之，在硬件实验一眼图实验报告姓名：学号：随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。

“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。

图1.1无失真及有失真时的波形及眼图(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 1.2 眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。

通信原理实验报告

通信原理实验报告七实验十六：眼图实验——2014xxxxxx 许子涵一、实验目的1、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义；2、掌握眼图观测的方法并记录研究二、实验内容1、观测眼图并记录分析。

三、实验器材1、信号源模块一块2、③号模块一块3、④号模块一块4、 20M 双踪示波器一台四、实验数据1、ASK调制解调眼图ASK-DOUT TH2FSK眼图PSK/DPSK眼图五、分析眼图是通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。

具体做法是：用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。

这样就可以从示波器上显示的波形来观察码间串扰和信道噪声等因素影响的情况，从而估计系统系能的优劣。

如果存在码间串扰，示波器的扫描迹线就不完全重合，“眼睛”的线迹会显得杂乱，而且张开的较小；如果码间串扰小到可以忽略，则眼图将会是标准的“大眼睛”。

当存在噪声时，眼图的线迹就变成比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越粗越模糊，“眼睛”张开得越小。

同时我们还可以利用眼图来找到最佳判决门限，求出噪声容限，改善系统性能。

接收二进制双极性波形时，在一个码元周期内只能看到一只眼睛；若是M进制的双极性波形，则在一个码元周期内可以看到纵向显示的（M-1）只眼睛。

若接收的是经过码型变换后得到的AMI码或HDB3码，眼图中间将会出现一根代表0的水平线，因为它们的波形都具有三电平。

六、思考题思考信噪比、码间干扰是如何在眼图中体现的？答：眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。

“眼睛”张的越大，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，观察到的眼图的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。

与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，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。

实验二数字光纤通信系统信号眼图测试

实验二数字光纤通信系统信号眼图测试一．实验目的1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；2.学习通过数字示波器调试、观测眼图;3.掌握判别眼图质量的指标;4.熟练使用数字示波器和误码仪。

二．实验原理眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。

这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。

眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。

图2.1是测量眼图的装置图。

由AV5233C误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、HDB3码、RZ 码、NRZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。

光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到AV4451（500MHz）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。

用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。

AV5233C误码仪用来产生伪随机数字序列信号。

在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。

伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。

伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。

例如N可取7、10、15、23、31等。

如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。

将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。

图2.1 眼图测量装置许多数字通信系统的重要性能可以从眼图测试中得到。

为了理解眼图测量原理，考虑图2.4所示简化的眼图，可以得到关于信号幅度失真、定时抖动和系统上升时间等系统性能参数。

接收信号的最佳取样时间是纵向眼开度最大的时刻t1。

实验四光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验

实验四光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验一、实验目的1、了解眼图的形成过程2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法二、实验仪器1、ZYE4301F 型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz 模拟双踪示波器1台3、万用表1台三、实验原理眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。

眼图可以在时域中测量，并且可以用示波器直观的显示出来。

图1是测量眼图的系统框图。

测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用数据频率进行触发扫描。

这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。

伪随机脉冲序列是由n 比特长，2n 种不同组合所构成的序列。

例如，由n=2比特长的4种不同有组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。

如图2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。

分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图3所示的形状规则的眼图进行分析： 1、当眼开度VV V ∆-为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、信号无畸变时的眼开度为100％。

2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V V∆增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。

图1眼图的测试系统3、系统无畸变眼图交叉点发散角b T T∆应该等于零。

4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度-+-++-V V V V 应该等于零。

5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔T b ”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT 就表示抖动的大小。

数字通信实验

实验一：数字基带传输系统眼图观察1.实验目的1.观察数字基带传输系统中的各模块的信号波形，深入理解奈奎斯特第一定理；2.观察发送端和接收端的眼图，理解眼图在数字基带传输系统中的作用2.实验原理数字基带传输系统模型数字基带信号的常用码型的形状常常画成矩形，而矩形脉冲的频谱在整个频域是无穷延伸的。

由于实际信道的频带是有限的而且有噪声，用矩形脉冲作传输码型会使接收到的信号波形发生畸变，所以这一节我们寻找能使差错率最小的传输系统的传输特性。

一个典型的数字基带信号传输系统模型如下图1：数字基带信号传输系统模型图 1 中，基带码型编码电路的输出是携带着基带传输的典型码型信息的δ脉冲或窄脉冲序列{an}，我们仅仅关注取值：0、1 或± 1 ；发送滤波器又叫信道信号形成网络，它限制发送信号频带，同时将{an}转换为适合信道传输的基带波形；信道可以是电缆等狭义信道也可以是带调制器的广义信道，信道中的窄带高斯噪声会给传输波形造成随机畸变；接收滤波器的作用是滤除混在接收信号中的带外噪声和由信道引入的噪声，对失真波形进行尽可能的补偿（均衡）；抽样判决器是一个识别电路，它把接收滤波器输出的信号波形 y(t)放大、限幅、整形后再加以识别，进一步提高信噪比；码型译码将抽样判决器送出的信号还原成原始信码。

3.实验步骤1.编程实现数字基带传输系统，通过调节升余弦滚降系数来观察系统中各个部分的信号波形。

2.观察发送端和接收端的眼图，并进行比较。

4.实验内容实验程序clear allglobal dt t f df N T %全局变量close allN=2^13; %采样点数L=64; %每码元的采样点数M=N/L; %码元数Rb=2; %码速率是 2Mb/sTs=1/Rb; %码元间隔dt=Ts/L; %时域采样间隔df=1/(N*dt); %频域采样间隔T=N*dt; %截短时间Bs=N*df/2; %系统带宽%alpha=0.5; %滚降系数=0.5Na=4; %示波器扫描宽度为 4 个码元t=linspace(-T/2,T/2,N); %时域横坐标f=linspace(-Bs,Bs,N); %频域横坐标db=input('请选择信噪比[0-15]:');b=input('采样偏差 b*Ts, b=[-0.5,+0.5]');alpha=input('滚降系数');Rt=input('占空比');if Rt==[],Rt=0.5;end;hr1=sin(pi*t/Ts)./(pi*t/Ts);hr2=cos(alpha*pi*t/Ts)./(1-(2*alpha*t/Ts).^2);hr=hr1.*hr2;HR=abs(t2f(hr));GT=sqrt(HR);GR=GT;EP=zeros(size(f))+eps;EPr=zeros(size(f))+eps;['信噪比为',num2str(db),'dB, 采样偏差为',num2str(b),'*Ts'] for loop1=1:16Eb_N0(loop1)=(loop1-1); %分贝值变为真值eb_n0(loop1)=10^(Eb_N0(loop1)/10);Eb=1;n0=Eb/eb_n0(loop1); % 信道噪声谱密度sita=n0*Bs; % 噪声功率n_err=0; % 误码计数for ii=1:20code=sign(randn(1,M));imp=zeros(1,N); % 产生冲击序列imp(L/2:L:N)=code/dt;IMP=t2f(imp);Sa=IMP.*GT; % 升余弦信号的傅氏变换sa=f2t(Sa); %升余弦信号的时域变换sa=real(sa);P=Sa.*conj(Sa)/T; % 升余弦信号的功率谱EP=(EP*(ii-1)+P)/ii;n_ch=sqrt(sita)*randn(size(t));% 信道噪声nr=real(f2t(t2f(n_ch).*GR)); %输出噪声Sr=Sa.*GR; %接收信号频谱sr=real(f2t(Sr))+nr;% 接收信号y=sign(sr(L*(.5):L:N)); %抽样判别n_err=n_err+length(find(y~=code));% 误码数Pr=Sr.*conj(Sr)/T; % 平均功率EPr=(EPr*(ii-1)+Pr)/ii;tt=[0:dt:Na*L*dt];if loop1==db+1[' 画眼图 '];for jj=1:Na*L:N-Na*Lfigure(2);hold on;subplot(2,1,1);grid on;plot(tt,sa(jj:jj+Na*L));% 画发送眼图title(' 发送眼图 ');xlabel('t (us)')ylabel('s(t) (V)')axis([0,2,-2.3,2.3]);hold on;subplot(2,1,2);grid on;plot(tt,sr(jj:jj+Na*L));% 画接受眼图title(' 接收眼图 ');xlabel('t (us)')ylabel('s(t) (V)')axis([0,2,-2.3,2.3]);endendendif loop1==db+1[' 画波形图 '];s=zeros(1,N);s=reshape(code(ones(1,L),:),1,L*M);yo=zeros(1,N);yo=reshape(y(ones(1,L),:),1,L*M);figure(1)subplot(2,3,1);plot(t,s,'LineWidth',2);% 画发送码型grid on;axis([-10,+10,1.5*min(s),1.5*max(s)])xlabel('t (us)')ylabel('s(t) (V)')title(' 发送码型 ');subplot(2,3,2);plot(t,sa);% 画生成波形grid on;axis([-10,10,1.5*min(sa),1.5*max(sa)]);xlabel('t (us)')ylabel('s(t) (V)')title(' 发送生成波形 ');subplot(2,3,3)plot(f,30+10*log10(EP));% 画功率谱grid on;axis([-.05*Bs,.05*Bs,min(30+10*log10(EP))/3,1.5*max(30+10*log10(EP))]);xlabel('f (MHz)')ylabel('Ps(f) (dBm/MHz)')title(' 发送生成波形 ');subplot(2,3,4);plot(t,yo,'LineWidth',2); % 画接受码grid on;axis([-10,+10,1.5*min(yo),1.5*max(yo)])xlabel('t (us)')ylabel('s(t) (V)')title(' 发送功率谱 ');subplot(2,3,5);plot(t,sr);% 画接受波形grid on;axis([-10,10,1.5*min(sr),1.5*max(sr)]);xlabel('t (us)')ylabel('sr(t) (V)')title(' 接收码型 ');subplot(2,3,6)plot(f,30+10*log10(EPr+eps),'*');% 画接受功率谱grid on;axis([-.05*Bs,.05*Bs,min(30+10*log10(EPr+eps))/2,1.5*max(30+10*log10(EPr+ep s))]);xlabel('f (MHz)')ylabel('Ps(f) (dBm/MHz)')title(' 接收功率谱 ');end;Pe(loop1)=n_err/(M*ii)+eps; % 平均误码率endfigure(3)semilogy(Eb_N0,Pe,'b');eb_n0=10.^(Eb_N0/10); % 还原为真值hold onsemilogy(Eb_N0,0.5*erfc(sqrt(eb_n0)),'r');% 理论误码率曲线axis([0,9,1e-5,1])title(' 误码率曲线 ');xlabel('Eb/N0')ylabel('Pe')legend(' 实验值 ',' 理论值 ');pause(0.001);%endfunction X=t2f(x)global dt df N t f TH=fft(x);X=[H(N/2+1:N),H(1:N/2)].*dt;endfunction x=f2t(X)global dt df t f T NX=[X(N/2+1:N),X(1:N/2)];x=ifft(X)/dt;end实验结果图2：频谱图图3：发送和接收眼图实验总结图3眼图是在信噪比为8dB, 采样偏差为0.2*Ts的条件下测得，由于信号在信道中传输时引入了噪声，接收眼图的质量相比发送眼图出现了大幅的下降。

《通信原理实验》DBPSK、QPSK、眼图等实验

《通信原理实验》DBPSK、QPSK、眼图等实验一、实验目的1、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义。

2、掌握眼图观测的方法并记录研究，3、掌握DBPSK调制和解调的基本原理。

4、掌握DBPSK数据传输过程，熟悉典型电路。

5、熟悉DBPSK调制载波包络的变化6、掌握QPSK调制原理。

7、了解OQPSK调制原理。

8、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义。

9、掌握眼图观测的方法并记录研究。

二、实验器材1、主控&信号源模块，9号、10号、13号、17号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、低通信道模拟框图2、DBPSK实验原理框图3、DBPSK非相干解调框图4、QPSK/OQPSK调制框图5、QPSK/OQPSK解调框图5、低通信道模拟框图四、实验步骤实验项目一低通信道模拟和眼图实验1、在主控菜单中分别设置不同截止频率的低通信道，观察17号模块信道输出波形的“眼睛”大小，并分析原因。

截止频率为6KHz：截止频率为5.5KHz：截止频率为5KHz：截止频率为4.5KHz：注：第一个图中CH1（上面的波形）为CLK，CH2（下面的波形）为信道输出。

由图可知，随着截止频率的减小，“眼睛”张开的越来越小。

“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱，说明截止频率越小，码间串扰越大。

2、再在主控菜单中分别设置有成形滤波的低通信道，对比观测不带成形滤波的低通信道的输出眼图波形，并分析原因。

截止频率为6KHz：截止频率为5.5KHz：截止频率为5KHz：截止频率为4.5KHz：注：第一个图中CH1（上面的波形）为CLK，CH2（下面的波形）为信道输出。

通过与不带成形滤波的低通信道的输出眼图波形对比观察，发现带成形滤波的输出效果比不带成形滤波的效果要好。

实验项目二ASK调制１、分别观测DIN1和相对码，TH7（I-out）和P1（调制输出）。

观测DIN1和相对码：I-out和调制输出：注：第一个图中CH1（上面的波形）为DIN1，CH2（下面的波形）为相对码；第二个图中CH1（上面的波形）为I-out，CH2（下面的波形）为调制输出。

通信原理实验：数字解调与眼图

实验名称数字解调与眼图学院信息科学与工程学院专业班级姓名学号数字解调与眼图一、实验目的1. 掌握2DPSK相干解调原理。

2. 掌握2FSK过零检测解调原理。

二、实验内容1. 用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。

2. 用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。

3．用示波器观察眼图。

三、基本原理可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。

在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。

本实验系统中，2DPSK载波频率等码速率的13倍，两种解调方法都可用。

实际工程中相干解调法用得最多。

2FSK信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。

图4-1 数字解调方框图（a）2DPSK相干解调（b）2FSK过零检测解调本实验采用相干解调法解调2DPSK信号、采用过零检测法解调2FSK信号。

2DPSK模块内部使用+5V、+12V和-12V电压，2FSK模块内部仅使用+5V电压。

图4-1为两个解调器的原理方框图，其电原理图如图4-2所示（见附录）。

2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：• MU 相乘器输出信号测试点• LPF 低通、运放输出信号测试点• Vc 比较器比较电压测试点• CM 比较器输出信号的输出点/测试点• BK 解调输出相对码测试点• AK-OUT 解调输出绝对码的输出点/测试点（3个）• BS-IN 位同步信号输入点2FSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：• FD 2FSK过零检测输出信号测试点• LPF 低通滤波器输出点/测试点• CM 整形输出输出点/测试点• BS-IN 位同步信号输入点• AK-OUT 解调输出信号的输出点/测试点（3个）2DPSK解调器方框图中各单元与电路板上元器件的对应关系如下：•相乘器U29：模拟乘法器MC1496•低通滤波器R31；C2•运放U30：运算放大器UA741•比较器U31：比较器LM710•抽样器U32:A：双D触发器7474•码反变换器U32:B：双D触发器7474；U33:A：异或门74862FSK解调器方框图中各单元与电路板上元器件对应关系如下：•整形1 U34:A：反相器74HC04•单稳1、单稳2 U35：单稳态触发器74123•相加器U36：或门7432•低通滤波器U37：运算放大器LM318；若干电阻、电容•整形2 U34:B：反相器74HC04•抽样器U38:A：双D触发器7474在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。

数通实验报告四.数字解调与眼图

中南大学通信原理实验报告书题目：实验四专业：姓名：学号：时间：2014-12-13通信原理实验报告（实验四）实验名称：数字解调与眼图一.实验目的1. 掌握2DPSK相干解调原理。

2. 掌握2FSK过零检测解调原理。

二.实验内容1. 用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。

2. 用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。

3．用示波器观察眼图。

三.实验步骤本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK解调单元及2FSK解调单元，它们之间的信号连结方式如图4-5所示,其中实线是指已在电路板上布好的,虚线是实验中要手工连接的。

实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取单元。

本实验中尚未用位同步提取单元,所以位同步信号直接来自数字信源。

在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调单元，做2FSK解调实验时则送到2FSK解调单元。

图4-5 数字解调实验连接图1. 复习前面实验的内容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理，接通实验箱电源。

将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方NRZ端。

2. 检查要用到的数字信源、数字调制及载波同步单元是否工作正常，保证载波同步单元处于同步态！3. 2DPSK解调实验（1）将数字信源单元的BS-OUT用信号连线连接到2DPSK解调单元的BS-IN点,以信源单元的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1接数字调制单元的BK，CH2（建议使用示波器探头的x10衰减档）接2DPSK解调单元的MU。

MU与BK同相或反相，其波形应接近图4-3所示的理论波形。

（2）示波器的CH2接2DPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。

当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称。

（3）示波器的CH1接VC，调节电位器R39，保证VC处在0电平（当BK中“1”与“0”等概时LPF的中值即为0电平），此即为抽样判决器的最佳门限。

通信原理实验,码型变换,移相键控调制与解调,眼图,抽样定理,.

实验一码型变换实验一、基本原理在数字通信中, 不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统, 我们称它为基带传输系统,基本结构如图所示。

干扰基带传输系统的基本结构基带信号是代码的一种电表示形式。

在实际的基带传输系统中, 并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。

对传输用的基带信号的主要要求有两点:(1对各种代码的要求,期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型; (2 对所选码型的电波形要求, 期望电波形适宜于在信道中传输。

AMI :AMI 码的全称是传号交替反转码。

这是一种将信息代码 0(空号和 1(传号按如下方式进行编码的码:代码的 0仍变换为传输码的 0, 而把代码中的 1交替地变换为传输码的 +1, -1, +1, -1,……。

HDB3:HDB 3码是对 AMI 码的一种改进码,它的全称是三阶高密度双极性码。

其编码规则如下:先检察消息代码(二进制的连 0情况,当没有 4个或 4个以上连 0串时,按照 AMI 码的编码规则对信息代码进行编码; 当出现 4个或 4个以上连 0串时, 则将每 4个连 0小段的第 4个 0变换成与前一非 0符号 (+1或 -1 同极性的符号, 用V 表示 (即 +1记为 +V, -1记为 -V ,为使附加 V 符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性,还必须保证相邻 V 符号也应极性交替。

当两个相邻 V 符号之间有奇数个非 0符号时,用取代节“ 000V ” 取代 4连 0信息码; 当两个相邻 V 符号间有偶数个非 0符号时, 用取代节“ B00V ” 取代 4连 0信息码。

CMI :CMI 码是传号反转码的简称,其编码规则为:“ 1”码交替用“ 11”和“ 00”表示; “ 0”码用“ 01”表示。

BPH :BPH 码的全称是数字双相码,又称 Manchester 码,即曼彻斯特码。

它是对每个二进制码分别利用两个具有 2个不同相位的二进制新码去取代的码,编码规则之一是: 0→ 01(零相位的一个周期的方波1→ 10(π相位的一个周期的方波二、实验结果CMIBPHHDB3 AMI三、结果分析各码型波形如上所示, 我们发现许多波形产生了不同程度的畸变, 表现是幅值不是单一的水平线, 而成了曲线。

通信原理5.5数字基带信号传输—眼图

5.4眼图
研究问题：码间串扰和噪声的估计研究对象：眼图研究目的：如何用实验的方法来减小码
间串扰和噪声的影响研究方法：定性分析，实验观察
5.4眼图：问题提出
实际应用的基带数字信号传输系统，不可能完全做到无码间串扰的要求；
可能影响码间串扰性能的因素：发送滤波器特性、信道特性、接收滤波器特性，而计算由于这些因素所引起的误码率非常困难，甚至得不到一种合适的定量分析方法。
在实际应用时要通过实验的方法估计和通过调整以改善传输系统的性能，使码间串扰的影响尽量减小。
眼图正是实验方法的一个有用的工具。
5.4眼图：什么是眼图？
基带传输系统接收滤波器的输出信号加到示波器的垂直轴调示波器的水平扫描周期,使它与信号码元的周期同步此时可以从示波器上显示出一个像人眼一样的图形，从这个称为眼图的
信道噪声：为0 信道带宽：
1000Hz
5.4眼图：眼图的实验
有噪声时
信道噪声：均值为0，S/N=10db 的AWGN
信道带宽： 4000Hz
输入信号： 10010110，双极性非归零码
5.4眼图：眼图的实验
有噪声时
信道噪声：均值为0，S/N=3db的 AWGN
信道带宽： 4000Hz
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
原来清晰端正的细线，变成了比较模糊的带状的线，而且不很端正噪声越大，线条越宽，越模糊
5.4眼图：眼图的模型
最佳抽样时刻应选择眼图中“眼睛”张开最大的时刻；对定时误差的灵敏度，由斜边斜率决定，斜率越大，对定时误差就越灵敏；图中阴影区的垂直高度表示信号幅度畸变范围；在抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离的一半为噪声容限，噪声瞬时值

实验四数字解调与眼图

实验四数字解调与眼图一、实验目的1 ．掌握2DPSK 相干解调原理。

2 ．掌握2FSK 过零检测解调原理。

二、实验原理可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。

在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。

本实验系统中，2DPSK载波频率等码速率13倍，两种解调方法都可用。

实际工程中相干解调法用得最多。

2FSK信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。

本实验采用相干解调法解调2DPSK信号、采用过零检测法解2FSK信号。

图4-1为两个解调器的方框图。

图 4-l 数字解调方框图（a）2DPSK相干解调（b）2FSK过零检测解调在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。

本实验系统中为简化实验设备，发端即数字调制的输出端没有带通滤波器、信道是理想的，故解调器输入端就没加带通滤波器。

下面对2DPSK相干解调电路中的一些具体问题加以说明。

·电位器R26可以改变相乘器的增益。

相乘器增益太大时运放 U30可能会出现畸变。

调节R26时使MU的峰峰值不大于5V，此时运放输出信号的峰峰值也不大于5V，MU的波形接近图4-2所示的理论波形，但略有区别。

·信源是周期为24bit的周期信号，当24bit的相对码BK中“l”码和“0”码个数不相等时，相乘器U29的输出信号均值不等于0，此信号经电容C16隔直、低通滤波、反相放大器放大后得到的LPF信号就是一个均值为0但正负不对称的信号。

在实际的2DPSK通信系统中，抽样判决器输入信号是一个均值为 0且正负对称的信号，因此最佳判决电平为0。

本实验系统中，Vc 决定判决电平。

当 Vc =0而相对码 BK 中“1”码和“0”码个数差别太大时，会出现误判决，即解调器出现误码。

因为此时LPF信号的正电平或负电平非常接近0电平，抽样脉冲（位同步信号）稍不理想就会造成误码。

Get清风[Word]通信原理课程教案实验四数字同步及眼图

[Word]通信原理课程教案实验四数字同步及眼图实验四数字同步及眼图实验(理论课:教材第13章P404〕实验内容1.位定时、位同步提取实验一、实验目的1.掌握数字基带信号的传输过程。

2.熟悉位定时产生与提取位同步信号的方法。

3.学会观察眼图及其分析方法。

二、实验电路工作原理〔一〕、眼图概念一个实际的基带传输系统，尽管经过十分精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是不可能的。

码间干扰是不可能完全防止的，码间干扰问题与信道特性、发送滤波器、接受滤波器特性等因素有关。

因而计算由于这些因素所引起的误码率就十分困难，尤其是在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种适宜的定量分析方法。

在码间干扰和噪声同时存在的情况下，系统性能的定量分析，就是想得到一个近似的结果都是十分繁杂的。

那么，怎样来衡量整个系统的传输质量呢? 眼图，就是一种可以直观地、方便地估价系统性能一种方法。

这种方法具体做法是：用一个示波器接在接受滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接受码元的周期同步。

这时就可以从示波器显示的图形上，观察出码间干扰和噪声的影响，从而估计出系统性能的优劣程度。

所谓眼图是指示波器显示的这种图像。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

因为对于二进制信号波形，它很像一只人的眼睛而得名。

如图4－3所示。

〔二〕、同步信号的作用与电路工作原理数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发端和收端正确地同步。

同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。

通常有三种同步方式：即载波同步、位同步和群同步。

在本实验中主要位同步。

实现位同步的方法有多种，但可分为两大类型：一类是外同步法。

另一类是自同步法。

所谓自同步法，就是在发端并不专门向收端发送位同步信号，而收端所需要的位同步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。

通信原理实验(三)

实验报告（三）眼图实验目的掌握生成基带调制信号的方法掌握生成眼图的方法掌握分析眼图的分析方法实验原理在实际系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。

为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。

如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形很像人的眼睛，因此被称为眼图。

二进制信号传输时的眼图只有一只眼睛，当传输三元码时，会显示两只眼睛。

眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。

在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，眼开启得最大。

当有码间串扰时，波形失真，引起眼部分闭合。

若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，眼开启得小了，因此，眼张开的大小表示了失真的程度。

由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。

另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输特性。

通常眼图可以用下图所示的图形来描述。

由此图可以看出：1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受码间串扰影响和抽样再生时间间隔。

显然，最佳抽样时刻应该选在眼睛张开最大的时间。

2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。

3）眼图左右角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。

4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。

5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。

6）横轴对应判决门限电平。

实验内容分别产生符合下列要求的眼图，输入调制方式为2PAM 和4PAM ，符号率为1Hz ，等效信道滤波器为升余弦滚降成形滤波器（缺省滚降系数为0.5）：具体思路整个产生眼图的过程为：发射端产生信号序列—>信道码间串扰作用—>接收端噪声作用—>接收端升余弦滤波器接收。

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