实验6.数字基带信号的眼图实验
基带信眼图实验m精编b仿真
基带信眼图实验m精编b仿真文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]数字基带信号的眼图实验——m a t l a b 仿真一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；3、熟悉MATLAB 语言编程。
二、实验预习要求1、复习《数字通信原理》第七章节——奈奎斯特第一准则内容；2、复习《数字通信原理》第七章节——数字基带信号码型内容；3、认真阅读本实验内容，熟悉实验步骤。
三、实验原理和电路说明 1、基带传输特性基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该图3-1 基带系统的分析模型抑制码间干扰。
设输入的基带信号为()n s na t nT δ-∑，s T 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()n s na h t nT -∑。
其中1()()2j th t H ed ωωωπ+∞-∞=⎰（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：10()0,s k h kT k =⎧=⎨⎩，为其他整数 (3-2)频域应满足：()0,ss T T H πωωω⎧≤⎪=⎨⎪⎩，其他 (3-3)图3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，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：222(),s i s s s si H H H H T T T T T ππππωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+++=≤⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ (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的问题。
眼图
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，信号通过信道后，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干扰的。
在码间干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。
为了便于实际评价系统的性能，常用所谓“眼图”。
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。
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，它很象一只人的眼睛。
在图1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)。
图1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，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。
这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。
换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。
“眼睛”张开的大小就指明失真的严重程度。
为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图2的形状。
由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。
衡量眼图质量的几个重要参数有：1.眼图开启度(U-2ΔU)/U指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。
无畸变眼图的开启度应为100%。
(完整word版)使用matlab绘制眼图.docx
使用 matlab 绘制数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；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的分析模型如图3-1 所示，要获得良好的基带传输系统，就应该a n t nT s基带传输a n h t nT sn n抽样判决H ( )图 3-1基带系统的分析模型抑制码间干扰。
设输入的基带信号为a n t nT s， T s为基带信号的码元周期，则经过n基带传输系统后的输出码元为a n h t nT s。
其中nh(t )1H ()e j t d（3-1 ）2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：，k 0h( kT s)(3-2)0,k为其他整数频域应满足：T s，T s(3-3)H ( )0,其他H ( )T sT sT s图 3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2Baud / Hz , 这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，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：2 i H2 2 ,(3-4)HH ( ) HT s iT sT sT sT s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的问题。
从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性H ( ) 时是适宜的。
1 sinT s ( ) , (1 ) (1 )2T sT sT sH ( )1, (1 ) 0(3-5)T s0,(1 )T s这里称为滚降系数，1。
所对应的其冲激响应为：sin tcos( t T s )h(t )T s (3-6)t 1 4 2t 2 T s 2T s此时频带利用率降为 2 / (1 ) Baud/ Hz ，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
通信实验(数字基带信号实验)
实验一数字基带信号一、 实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。
3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。
二、 实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。
三、 基本原理1．简述AMI码的编码规律。
2．简述HDB3码的编码规律。
3．设信息码为0000 0110 0001 0000 0011，绘制NRZ码、AMI码、HDB3码波形。
4．分析AMI码和HDB3码的功率谱，说明如何得到位同步信号。
四、 实验说明本实验使用数字信源模块和HDB3编译码模块。
1、数字信源本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方框图如图1-1所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。
本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。
帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。
此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。
发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。
本模块有以下测试点及输入输出点：• CLK 晶振信号测试点•BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点（2个）• FS 信源帧同步信号输出点/测试点NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个）•NRZ-OUT(AK)图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下：•晶振CRY：晶体；U1：反相器7404•分频器U2：计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160•并行码产生器 K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管：左起分别与一帧中的24位代码相对应•八选一U5、U6、U7：8位数据选择器4512•三选一U8：8位数据选择器4512•倒相器U20：非门74HC04•抽样U9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。
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。
现代通信原理实验报告
太原理工大学现代科技学院现代通信原理课程实验报告专业班级通信17-3 学号 2017101086 姓名丁一帆指导教师李化实验名称 2ASK 调制与解调Matlab Simulink 仿真 同组人专业班级 通信17-3 学号 2017101086 姓名 丁一帆 成绩一、实验目的1．掌握 2ASK 的调制原理和 Matlab Simulink 仿真方法 2．掌握 2ASK 的解调原理和 Matlab Simulink 仿真方法 二、实验原理2ASK 二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化，而其频率和初始相位保持不变。
信息比特是通过载波的幅度来传递的。
其信号表达式为：0()()cos c e t S t t ω=⋅，S(t)为单极性数字基带信号。
由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。
2ASK 信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。
所以又被称为通断键控信号 三、实验内容、步骤1 Simulink 模型的建立通过Simulink 的工作模块建立2ASK 二级调制系统，用频谱分析仪观察调制前后的频谱，用示波器观察调制信号前后的波形……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………正弦波源，这里使用的是Signal Processing Blockset\DSP Sources\Sine Wave，设定其幅度为2V，频率为2Hz。
基带信号源，使用的是Communications Blockset\Comm Sources\Random Data Sources\Bernoulli Binary Generator，可以产生随机数字波形。
眼图实验报告
眼图实验报告眼图实验报告引言：眼图是一种常用的电信测量工具，用于分析数字信号的质量和稳定性。
通过观察信号在示波器屏幕上的显示，我们可以获得信号的波形、噪声和时钟抖动等信息。
本实验旨在通过眼图分析方法，对数字信号进行测量和评估。
一、实验目的本实验的主要目的是通过眼图实验，了解数字信号的质量和稳定性，并掌握使用眼图进行信号分析的方法。
二、实验原理眼图是一种通过示波器观察信号波形的方法。
在示波器屏幕上，我们可以看到一系列的“眼睛”，每个“眼睛”代表了一个数据位。
通过观察这些“眼睛”的开闭程度和位置，我们可以判断信号的质量和稳定性。
在眼图中，水平轴代表时间，垂直轴代表信号的电压。
每个“眼睛”由上下两条边界线和中间的开放区域组成。
边界线的位置和开放区域的大小反映了信号的噪声和时钟抖动情况。
边界线越平整，开放区域越大，表示信号质量越好；反之，表示信号质量较差。
三、实验步骤1. 连接示波器和信号源：将信号源的输出与示波器的输入相连。
2. 设置示波器参数：根据实际情况，设置示波器的触发模式、时间基准和垂直尺度等参数。
3. 调整示波器触发：通过调整示波器的触发模式和触发电平，使信号能够稳定地显示在示波器屏幕上。
4. 观察眼图：调整示波器的水平和垂直尺度，观察眼图的显示情况。
注意观察边界线的平整程度和开放区域的大小。
5. 分析眼图：根据眼图的显示结果，分析信号的质量和稳定性。
可以通过观察边界线的位置和开放区域的大小，判断信号是否存在噪声和时钟抖动。
6. 记录实验数据：将实验中观察到的眼图结果记录下来，以备后续分析和比较。
四、实验结果与分析通过眼图实验，我们观察到了不同信号的眼图，并进行了分析。
在实验中，我们发现开放区域较大、边界线平整的眼图代表了较好的信号质量和稳定性，而开放区域较小、边界线波动较大的眼图则表示信号质量较差。
实验中，我们还观察到了一些常见的眼图特征。
例如，当信号存在噪声时，眼图的开放区域会变小，边界线会变得不规则；当信号存在时钟抖动时，眼图的边界线会出现波动。
眼图观测实验报告
眼图观测实验报告一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。
2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。
二、实验器材主控&信号源模块25号光收发模块示波器三、实验原理1、实验原理框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。
如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。
3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。
眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。
利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。
被测系统的眼图观测方法：通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。
八种状态如下所示：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。
眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。
其中，垂直张开度水平张开度从眼图中我们可以得到以下信息：（1）最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。
（2）眼图斜边的斜率表示了定时误差灵敏度。
斜率越大，对位定时误差越敏感。
数字信号的基带传输眼图)
实验七眼图眼图在实际系统中，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象人的眼睛，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性能。
通常眼图可以用图7.6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串扰影响而抽样再生的时间间隔。
显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。
（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。
为了研究噪声和信道带宽引起的信号失真与眼图关系，我们可以用如图7.7所示的SystemView仿真电路来观察。
通信原理5.5数字基带信号传输—眼图
滤波器
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统 性能时在示波器上观察到的像人的眼睛一样的图形。
5.4眼图：眼图的基本原理
1．无噪声、无码间串 扰时的眼图
二进制代码为
1110001010
收到连1码时：持续时间 为的正电平
而收到连0码：持续时间 为的负电平
“1”“0”码交替：不会出 现持续的正负电平
这几条线越靠近，眼图张得越大，码间串扰越小 眼图张得越小，表示码间串扰越大
5.4眼图：眼图的基本原理
3．有噪声又有码间串扰的眼图
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
0
Tb
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
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
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：问题的提出
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；
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
超过了它就可能发生错误判决； 图中央的横轴位置应对应判决门限电平
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
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。
实验报告-数字信号基带传输系统的实现
数字信号基带传输系统————用根升余弦滤波器实现一、实验目的1.熟悉使用System View软件，了解各功能模块的操作和使用方法。
2.通过实验进一步掌握、了解数字基带传输系统的构成及其工作原理。
3.观察数字基带传输系统接受端的眼图，掌握眼图的主要性能指标。
二、实验内容用System View建立一个数字基带传输系统仿真电路，信道中加入高斯白噪声（均值为0，均方差可调），分析理解系统各个模块的功能，并通过观察眼图，判断系统信道中的噪声情况。
三、实验原理（一）数字信号基带传输系统原理通信的根本任务是远距离传递信息，因而如何准确地传输数字信息是数字通信的一个重要组成部分。
在数字传输系统中，其传输对象通常是二进制数字信息，它可能来自计算机、网络或其它数字设备的各种数字代码。
也可能来自数字电话终端的脉冲编码信号，设计数字传输系统的基本考虑是选择一组有限的离散的波形来表示数字信息。
这些离散波形可以是未经调制的不同电平信号，也可以是调制后的信号形式。
由于未经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始。
因而称为数字基带信号。
在某些有线信道中，特别是传输距离不太远的情况下，数字基带信号可以直接传送，我们称之为数字信号的基带传输。
而在另外一些信道，特别是无线信道和光信道中，数字基带信号则必须经过调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。
我们把这种传输称为数字信号的调制传输（或载波传输）。
如果把调制与解调过程看作是广义信道的一部分，则任何数传输系统均可等效为基带传输系统。
因此掌握数字信号的基带传输原理是十分重要的。
通过SystemView 提供的仿真环境对数字基带传输中的某些问题加以仿真、分析，能帮助我们进一步加深对这些抽象概念的理解，并加深感性认识。
二进制数字基带波形都是矩形波，在画频谱时通常只画出了其中能量最集中的频率范围，但这些基带信号在频域内实际上是无穷延伸的。
如果直接采用矩形脉冲的基带信号作为传输码型，由于实际信道的频带都是有限的，则传输系统接收端所得的信号频谱必定与发送端不同，这就会使接收端数字基带信号的波形失真。
数字基带信号实验报告
数字基带信号实验报告
专业年级：
指导教师：李敏
姓名：
学号：
试验一数字基带信号
一、试验目的
1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形
特点。
2、把握AMI、HDB3码的编码规章。
3、把握从HDB3码信号中提取位同步信号的办法。
4、把握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。
二、试验内容
1、用示波器观看单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观看从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观看HDB3、AMI译码输出波形。
三、试验步骤
本试验用法数字信源单元和HDB3编译码单元。
1、认识数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。
接好电源线，打开电源开关。
2、用示波器观看数字信源单元上的各种信号波形。
用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在试验板任何位置的GND点均可，举行下列观看：
（1）示波器的两个通道探头分离接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，
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基带信号眼图
计算机与信息技术学院综合性、设计性实验报告专业：通信工程 年级/班级：09级 2011—2012学年第二学期 课程名称 通信原理 指导教师 本组成员学号姓名实验地点 实验时间 第六周 项目名称 基带信号眼图 实验类型 软件一、实验目的1．了解数字基带传输系统的组成和实时工作过程；2．加深理解时域均衡系统的工作原理，基本特点及均衡器的主要作用； 3．学会按给定的均衡准则调整，观测均衡器的方法。
二、实验仪器或设备通信实验箱和数字示波器各一台 三、实验原理K可变 手调图1 数字基带传输系统的组成框图数字基带传输系统的组成框图如图1所示，它是一个较完整的数字基带传输系统。
信号源产生19.2 KHz 的基带信号时钟，经过乘4之后，提供均衡器所需的两个互补驱动时钟76.8 KHz 。
显然本实验系统的基带速率为19.2 Kbit/s 。
测试信号和信码发生器按19.2KHz 的时钟节拍，分别产生测试单脉冲波形及63位M 序列，两种码分别作为均衡的对象，通过开关K 予以选择。
可变信道滤波器是在实验室条件下用来模拟传输信道特性的，改变电位器即可改变滤波器的传输函数特性，进而模拟信道特性的变化。
均衡器是借助横向滤波器实现时域均衡的，它由延迟单元，可变系数电路和相加器三部分组成，如图2所示。
信号源时 钟 测试信号信 码信 道 均衡器 接收滤波器 取样判决4图2 横向滤波器图2中，横向排列的延迟单元是由电荷转移器件完成的。
本实验所采用的是国产斗链器件BBD （Bucret Brrgades Device ）,它有32个延迟抽头输出端，因为我们抽样频率为76.8KHz 是基带信号19.2 Kbit/s 的4倍，故取6，10，14，18，22，26，30等七个抽头输出端。
理论上讲，抽头数目越多就越能消除码间串扰的影响，但势必会增加调整的难度。
且若变系数电路的准确度得不到保证，增加抽头数所获得的效益也不会显示出来。
实现Ci 调整的电路，称为变系数电路。
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。
数字基带信号实验报告
数字基带信号实验报告指导老师：李敏姓名：学号：试验一数字基带信号一、试验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌控AMI、HDB3码的编码规章。
3、掌控从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌控集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB3〔AMI〕编译码集成电路CD22103。
二、试验内容1、用示波器观测单极性非归零码〔NRZ〕、传号交替反转码〔AMI〕、三阶高密度双极性码〔HDB3〕、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观测从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观测HDB3、AMI译码输出波形。
三、试验步骤本试验运用数字信源单元和HDB3编译码单元。
1、熟识数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。
接好电源线，打开电源开关。
2、用示波器观测数字信源单元上的各种信号波形。
用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在试验板任何位置的GND点均可，进行以下观测：〔1〕示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对比发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作〔1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄〕；〔2〕用开关K1产生代码×1110010〔×为任意代码，1110010为7位帧同步码〕，K2、K3产生任意信息代码，观测本试验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。
3、用示波器观测HDB3编译单元的各种波形。
仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。
〔1〕示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观测全1码对应的AMI码〔开关K4置于左方AMI端〕波形和HDB3码〔开关K4置于右方HDB3端〕波形。
再将K1、K2、K3置为全0，观测全0码对应的'AMI 码和HDB3码。
基带信号眼图实验 (2)
实验三 数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；3、熟悉MATLAB 语言编程。
二、实验预习要求1、复习《数字通信原理》第七章7.1节——奈奎斯特第一准则内容；2、复习《数字通信原理》第七章7.2节——数字基带信号码型内容；3、认真阅读本实验内容，熟悉实验步骤。
三、实验原理和电路说明1、基带传输特性基带系统的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该图3-1基带系统的分析模型抑制码间干扰。
设输入的基带信号为()nsna t nT δ-∑，sT 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()nsna h t nT -∑。
其中1()()2j th t H ed ωωωπ+∞-∞=⎰（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：10()0,s k h kT k =⎧=⎨⎩，为其他整数 (3-2)频域应满足：()0,ss T T H πωωω⎧≤⎪=⎨⎪⎩，其他 (3-3)图3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，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：222(),s i s s s si H H H H T T T T T ππππωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+++=≤⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ (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的问题。
从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。
(1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1)0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥⎣⎦⎪⎪-⎪=≤≤⎨⎪⎪+>⎪⎪⎩(3-5)这里α称为滚降系数，01α≤≤。
数字基带传输系统眼图的产生与分析课程设计报告
数字基带传输系统眼图的产生与分析课程设计报告题目：数字基带传输系统眼图的产生与分析系别：电子信息与电气工程系专业：通信工程班级：学号：姓名：导师：2012年12 月6日目录摘要1课题意义 (1)2系统框图 (1)2.1一般的系统组成 (1)2.2本文所用的系统框图 (1)3模块设计及其实现 (2)3.1输入模块 (2)3.1.1数字基带信号的选择 (2)3.1.2 m序列的概念 (2)3.1.3 m序列的用途 (2)3.1.4 m序列产生原理 (2)3.1.5方案选择 (2)3.1.6设计实现 (3)3.2传输模块 (3)3.2.1传输系统选择 (4)3.2.2传输系统的设计 (4)3.2.3传输系统的实现 (5)3.3接收模块 (6)3.3.1示波器原理 (6)3.3.2眼图的产生原理 (6)3.3.3眼图与系统性能的关系 (6)4性能分析 (7)4.1数字基带信号波形 (7)4.2未经传输的源信号眼图 (8)4.3带基带传输模块 (8)5总结 (11)参考文献 (14)附录：系统电路图 (16)数字基带传输系统性能测试与分析摘要：本文以移位寄存器为核心，设计了一个用于分析系统传输性能好坏的电路系统。
它由数字信号发生器、伪随机信号发生器、模拟低通滤波器以及示波器组成。
数字信号和伪随机序列由移位寄存器产生，低通滤波器模拟传输信道。
经测试它能够反映出传输系统性能的好坏。
关键字：m序列加法器滤波器基带传输眼图系统性能1课题意义对于一个信号传输系统而言，最大的指标就是使信号能够无失真的传送到接收端，然而这是不可能做到的，信号在传输中必然存在失真，只有通过改良系统使失真达到可以接受的范围内才能用来传输信号，所以就必须有一个有效的的方法来判断传输系统的好坏。
通过本课题中产生的眼图来判断传输系统的好坏是一个有效的方法。
通过看到的眼图实际情况，可以了解传输系统的性能好坏，从而帮助设计人员设计出符合要求的传输系统。
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实验六 数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；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的分析模型如图3-1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该图3-1基带系统的分析模型抑制码间干扰。
设输入的基带信号为()nsna t nT δ-∑，sT 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()nsna h t nT -∑。
其中1()()2j th t H ed ωωωπ+∞-∞=⎰（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：10()0,s k h kT k =⎧=⎨⎩，为其他整数 (3-2)频域应满足：()0,ss T T H πωωω⎧≤⎪=⎨⎪⎩，其他 (3-3)图3-2 理想基带传输特性此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，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：222(),s i s s s si H H H H T T T T T ππππωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+++=≤⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ (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的问题。
从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。
(1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1)0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥⎣⎦⎪⎪-⎪=≤≤⎨⎪⎪+>⎪⎪⎩(3-5)这里α称为滚降系数，01α≤≤。
所对应的其冲激响应为：()222sin cos()()14s s s stT t T h t t t T T παππα=-(3-6)此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
换言之，若输入码元速率'1/s s R T >，则该基带传输系统输出码元会产生码间干扰。
2、眼图所谓眼图就是将接收滤波器输出的，未经再生的信号，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的波形（因传输二进制信号时，类似人的眼睛）。
干扰和失真所产生的畸变可以很清楚的从眼图中看出。
眼图反映了系统的最佳抽样时间，定时的灵敏度，噪音容限，信号幅度的畸变范围以及判决门限电平，因此通常用眼图来观察基带传输系统的好坏。
图3-3 眼图示意图三、仿真程序设计1、程序框架双极性NRZ码元序列产生升余弦滚降系统NRZ码元序列抽样画眼图NRZ(n)图3-4 程序框架首先，产生M进制双极性NRZ码元序列，并根据系统设置的抽样频率对该NRZ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的通用性，即要求能调整相应参数以仿真不同的基带传输系统，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的眼图个数Eye_num等均应可以进行合理设置。
3、实验内容根据现场实验题目内容，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。
不同进制的码元序列经过不同带宽的升余弦滚降系统后的眼图通用程序（1）Rs=50 Ts=10 M=2 a=0.2close all;alpha=0.2;Ts=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('双极性NRZ码元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);for r=1:Num*Samp_rateif rem(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('冲激响应');title('升余弦滚降系统冲激响应');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信号幅度');title('经过升余弦滚降系统后的码元');figure(3);for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);hold on;endylabel('信号幅度');title('基带信号眼图');而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器的等效带宽B=60Hz（Ts=10ms），Rs<2B，满足了奈奎斯特第一准则的条件。
(2) Rs=50 Ts=10 M=4 a=0.2close all;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('双极性NRZ码元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);for r=1:Num*Samp_rateif rem(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('冲激响应');title('升余弦滚降系统冲激响应');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信号幅度');title('经过升余弦滚降系统后的码元');figure(3);for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);hold on;endylabel('信号幅度');从眼图张开程度可以得出没有发生码间干扰，这是因为基带信号的码元速率Rs为50Baud，而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器的等效带宽B=60Hz（Ts=10ms），Rs<2B，满足了奈奎斯特第一准则的条件。
眼图是由各段码元波形叠加而成的，M=4，所以能看到3只眼睛。
(3) Rs=50 Ts=20 M=2 a=0.2close all;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('双极性NRZ码元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);for r=1:Num*Samp_rateif rem(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('冲激响应');title('升余弦滚降系统冲激响应');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信号幅度');title('经过升余弦滚降系统后的码元');figure(3);for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);hold on;endylabel('信号幅度');title('基带信号眼图');而升余弦滚降滤波器和FIR滤波器的等效带宽B=30Hz（Ts=10ms），Rs=2B，满足了奈奎斯特第一准则的条件。
能看到一只清晰的眼睛。
(4)Rs=50 Ts=50 M=2 a=0.2close all;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('双极性NRZ码元序列');Samp_data=zeros(1,Samp_rate*Num);for r=1:Num*Samp_rateif rem(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('冲激响应');title('升余弦滚降系统冲激响应');st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);subplot(2,1,2);plot(st);ylabel('信号幅度');title('经过升余弦滚降系统后的码元');figure(3);for k=10:floor(length(st)/Samp_rate)-10ss=st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);hold on;endylabel('信号幅度');眼图基本闭合，存在较为严重的码间干扰，这是因为码元速率Rs虽然仍为50Baud，但滤波器等效带宽已经变为12Hz（Ts=50ms），Rs>2B不再满足奈奎斯特第一准则。