数字信号基带传输系统实现及眼图的观察

实验三数字信号基带传输系统实现及眼图的观察

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、实验要求

1、观察系统中各个模块的输出波形，并分析说明系统构成原理。

2、观察低通滤波器的输出波形的眼图，调节信道中噪声的大小，观察眼图变化。

3、比较抽样判决后的输出码元与原始码元有何不同，说明原因。

4、调节噪声大小，分析系统中是否产生误码，说明原因。

四、电路构成

模块说明：

Sink0：产生原始码元波形

Sink1：发送端基带信号形成器波形

Sink19：加入高斯白噪声后的波形

Sink20：经过低通滤波器后的输出波形

Sink21：经过抽样判决后的输出码元

参数设置：

Token4：Source――Noise/PN――Pn Seg（幅度1V，频率100HZ，电平数2，偏移0V，产生双极性不归零码，随机产生）

Token18：在专业库中选择Comm——Processors——P shape（Select pulse Shape ＝Rectangular，Time offset＝0，Width＝0.01s，产生矩形脉冲基带信号）

Token9：Source――Noise/PN――Gauss Noise（均值为0，均方差为0.01的高斯白噪声）

Token11：Operator――Filters/systems――Liner Sys Filters（Analog，Butterworth，No. of Poles=3，Low Cutoff＝100HZ，产生一个低通的Butterworth滤波器，用于对信道输出信号进行滤波）

Token12：Operator――Sample/Hold――Sample（Sample rate=100HZ，用于对滤波后的波形进行抽样，抽样速率等于码元速率）

Token13：Operator――Sample/Hold――Hold（Hold Value=Last Sample，Gain＝1，对抽样后的值延时一段时间，得到恢复后的数字基带信号）

Token14：Operator——Logic——Compare（Select comparison：a>=b True Output=1V，False Output＝-1V，对抽样值进行判决比较，得到输出码元波形）Token15：产生正弦信号，作为比较器的另一个比较输入（振幅＝0V，频率＝0Hz）眼图参数设置：Sink Calculator――style――slice――start＝0.01，Length＝0.03，在窗口中选择需要观察眼图的波形，点击OK，观察其眼图

系统定时设置：Start Time：0 ，Stop Time：0.5，Sample Rate：10000HZ

五、实验结果

1、原始基带信号

图1 原始基带信号

2、加入噪声后的基带信号（高斯白噪声，方差＝0.01）

图2 加入噪声后的基带信号

3、经过低通滤波器后的输出波形

图3 经过低通滤波器后的输出波形

4、经过抽样判决后的输出波形

图4 经过抽样判决后的输出波形

5、经过低通滤波器后输出波形的眼图

图5 经过低通滤波器后输出波形的眼图

六、思考题

1、观察低通滤波器的输出波形的眼图，调节信道中噪声的大小，观察眼图变化。答：当高斯白噪声的噪声功率由0.01变成1时眼图变成如下图所示：

可知，噪声越大眼图越不清晰。

2、比较抽样判决后的输出码元与原始码元有何不同，说明原因。

答：由图1和图4可知，抽样判决后的输出码元比原始码元延迟了一段时间。可能是系统存在延迟。

4、调节噪声大小，分析系统中是否产生误码，说明原因。

答：噪声加大时，抽样判决后的输出码元与原始码元会产生误码，即产生了误码。原因是噪声加大，信噪比减小，导致抽样判出错。

七、实验体会

System View仿真的实验做完了，我发现看似简单的软件实际功能也很强大。同时，当用它进行数字信号基带传输系统实现及眼图的观察时，我知道了许多以前很迷糊的东西。它让我能够在学习理论知识的同时，脑中有更形象的了解，使专业知识更加清晰。在实验过程及验收中，我也遇到了很多问题，通过查书，和向周边同学请教，让我把棘手的问题一个个解决了。我觉得在生活中我们也会是这样，需要会用我们存在的资源，和珍惜拓展我们的人缘让我们在前进中互补。