通信原理课程设计----基带信号眼图仿真
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。
通信原理matlab实验
在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，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，反映了码间串扰的强弱。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。
从以上分析可知，眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小，眼图还可以用来指示接受滤波器的调整，以减少码间串扰，改善系统性能。
使用了随机数，产生的基带信号也是随机的，经过加白噪声，产生的眼图也是不一样的。选取的采样频率也影响着最后的博兴和眼图。一开始的时候，提示加噪声的部分有问题，通过调试，发现工作空间设置的不准确，相加会出现错误，将工作空间加大，语法没错了，但是眼图出不来。后来经过仔细观察，发现做卷积的时候把一个元素弄错了，经过修改，最终成功运行。
2015年6月25日
基于MATLAB的第一类部分响应系统的
基带信号及其眼图实现
摘要
所谓眼图，是指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。这种方法具体做法是：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，使其与接受码元的周期同步。此时可以从示波器显示的图形上，观察码间干扰和信道噪声等因素影响的情况，从而估计系统性能的优劣程度。因为在传输二进制信号波形时，示波器显示的图像很像人的眼睛，故名“眼图”。
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。
基于眼图判决的基带传输系统仿真设计——毕业设计论文
课程设计报告题目：基于眼图判决的基带传输系统仿真设计学生姓名：学生学号：系别：专业：届别：指导教师：基于眼图判决的基带传输系统仿真设计1课程设计的任务数字信号的传输方式可以分为基带传输和带通传输。
为了使信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道特性相匹配。
在这个过程中就要用到数字调制。
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。
此次课程设计，学会熟练掌握System view的用法，在该软件的配合下完成各个系统的结构图，还有调试结果图。
2课程设计的背景及应用2.1研究的意义实际中，基带传输不如频带传输应用广泛，但对基带传输的研究仍有非常重要的意义。
这是因为：第一，数字基带系统的许多问题也是频带传输系统必须考虑的问题；第二，随着数字通信技术的发展，基带传输这种方式也有迅速发展的趋势，它不仅用于低速数据传输，而且还用于高速数据传输；第三，在理论上，任何一个线性调制的频带传输系统，总是可以有一个等效的基带载波调制系统所替代。
因此，很有必要对基带传输系统进行综合系统的分析]1[。
2.2国内外研究现状目前，数字通信在卫星通信、光纤通信、移动通信等方面发展很快。
由于基带传输系统在数字传输系统中有不可替代的作用，其应用范围也随着技术的发展渗入网络通信、卫星通信、手机通信、数字电视、数字电话等生活、科技的各方面，日益成为数字通信传输系统中的关键技术。
工业电视采用的基带传输方式]2[。
它是工业用的一种视频监控系统，已在宝钢分公司广泛应用。
视频信号的传输方式可分为基带传输和调制传输两大类，这里的基带传输是指摄像机输出的视频信号不经过任何处理，直接通过同轴电缆传输到监视端。
在卫星通信系统中记忆非线性信道的自适应数字基带预失真线性化技术,提出了一种基于记忆多项式的非直接学习结构的自适应基带预失真方案,给出了自适应算法。
眼图的仿真
3
Operator:Linear Sys Butterworth Lowpass IIR 3 poles, Fc=50Hz
4
Operator: Sampler Interpolating, Rate=100Hz
5
Sink: Analysis
03.仿真结果
滤波器整形后的输出信号
03.仿真结果
发送滤波器输出基带信号波形
通信技术专业教学资源库 南京信息职业技术学院
谢谢
主讲： 朱国巍
仿真结果发送滤波器输出基带信号波形通信技术专业教学资源库南京信息职业技术学院谢谢主讲
通信技术专业教学资源库 南京信息职业技术学院
《现代通信技术》课程
眼图的仿真
主讲： 朱国巍
目录
01
Hale Waihona Puke 眼图02仿真模型
03
仿真结果
01.眼图
抽样失真
过零点失真
判决门限电平
对定时误差的灵敏度
噪声容限
最佳抽样时刻
02.仿真模型
观察眼图的基带传输系统
观察眼图的基带传输系统的System View模型
02.仿真模型
仿真模型各图符参数
图符编号 库/图符编号
参数设置
0
Source: PN Seq
Amp=1v,Offset=0V,Rate=100Hz,Levels=2,
Phase=0deg
1
Adder
--
2
Source:Gauss Noise Std Dev = 0V，Mean = 0V
基于matlab的通信信道及眼图的仿真通信原理课程设计综述
通信原理课程设计基于matlab的通信信道及眼图的仿真作者:摘要由于多径效应和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，即时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响，而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。
根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布等。
因此我们对瑞利信道、莱斯信道进行了仿真并针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真。
由于眼图是实验室中常用的一种评价基带传输系统的一种定性而方便的方法，“眼睛”的张开程度可以作为基带传输系统性能的一种度量，它不但反映串扰的大小，而且也可以反映信道噪声的影响。
为此，我们在matlab上进行了仿真,加深对眼图的理解。
关键词：瑞利信道莱斯信道多径效应眼图一、瑞利信道在移动通信系统中，发射端和接收端都可能处于不停的运动状态之中，这种相对运动将产生多普勒频移。
在多径信道中，发射端发出的信号通过多条路径到达接收端，这些路径具有不同的延迟和接收强度，它们之间的相互作用就形成了衰落。
MATLAB中的多径瑞利衰落信道模块可以用于上述条件下的信道仿真。
多径瑞利衰落信道模块用于多径瑞利衰落信道的基带仿真，该模块的输入信号为复信号，可以为离散信号或基于帧结构的列向量信号。
无线系统中接收机与发射机之间的相对运动将引起信号频率的多普勒频移，多普勒频移值由下式决定：其中v是发射端与接收端的相对速度，θ是相对速度与二者连线的夹角，λ是信号的波长。
Fd的值可以在该模块的多普勒平移项中设置。
由于多径信道反映了信号在多条路径中的传输，传输的信号经过不同的路径到达接收端，因此产生了不同的时间延迟。
当信号沿着不同路径传输并相互干扰时，就会产生多径衰落现象。
在模块的参数设置表中，Delay vector（延迟向量）项中，可以为每条传输路径设置不同的延迟。
如果激活模块中的Normalize gain vector to 0 dB overall gain,则表示将所有路径接收信号之和定为0分贝。
通信原理课程设计----基带信号眼图仿真
1 需求分析1．设基带传输系统响应是α＝1的升余弦滚降系统，画出在接收端的基带数字信号波形及其眼图。
2．设定二进制数字基带信号 an ∈｛＋1,－1｝，g(t)= 1 0≤t ≤Ts ；t 为其他值时g(t)= 0。
系统加性高斯白噪声的双边功率谱密度为0。
画出：(1) 经过理想低通H(f)= 1 │f │≤5/(2 Ts) 后的眼图。
(2) 经过理想低通H(f)= 1 │f │≤1/ Ts 后的眼图。
(3) 比较分析上面图形。
在该部分中叙述：对题目中要求的功能进行的简单的叙述分析，把题目内容给介绍一下，还需要介绍分工情况。
2 概要设计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2-1 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 t h t H e d 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2-2 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。
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。
数字基带信号传输系统仿真方案
1任务书试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号，发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。
发送数据率为1000bps，要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据与恢复数据波形，并统计误码率。
另外，对发送信号和接收信号的功率谱进行估计。
假设接收定时恢复是理想的。
2基带系统的理论分析2．1 基带系统传输模型及工作原理基带系统传输模型如图1所示。
1)系统总的传输特性为H(ω)=GT(ω)C(ω)GR(ω)，n(t)是信道中的噪声。
2)基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号，信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。
2．2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰码间干扰及噪声干扰将造成基带系统传输误码率的提升，影响基带系统工作性能。
1)码间干扰及解决方案码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。
解决方案：①要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则：若不能满足奈奎斯特第一准则，在接收端加入时域均衡，减小码间干扰。
②基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。
如图2所示。
这样对应的h(t)拖尾收敛速度快，能够减小抽样时刻对其他信号的影响即减小码间干扰。
2)噪声干扰及解决方案噪声干扰：基带信号没有经过调制就直接在含有加性噪声的信道中传输，加性噪声会叠加在信号上导致信号波形发生畸变。
解决方案：①在接收端进行抽样判决；②匹配滤波，使得系统输出信噪比最大。
3基带系统设计方案3．1 信源1)常见的基带信号波形有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。
双极性波形可用正负电平的脉冲分别表示二进制码“1”和“0”，故当“1”和“O”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，且在接收端恢复信号的判决电平为零，抗干扰能力较强。
基带系统眼图课程设计
基带系统眼图课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握基带系统眼图的基本概念、原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生应能够：1.描述基带系统眼图的定义、组成部分和作用；2.解释基带系统眼图的参数，如眼高、眼宽、眼深等；3.分析基带信号的传输特性，并利用眼图进行评估；4.运用眼图技术解决实际通信系统中的问题。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.基带系统眼图的基本概念：介绍基带系统眼图的定义、组成部分和作用，以及与通信系统性能评估的关系；2.眼图参数及其含义：讲解眼图的主要参数，如眼高、眼宽、眼深等，并分析它们对通信系统性能的影响；3.基带信号传输特性分析：探讨基带信号在不同传输介质和系统中的传输特性，并利用眼图进行评估；4.眼图技术的应用：介绍眼图技术在实际通信系统中的应用案例，如误码率分析、信号质量评估等。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：教师通过讲解基带系统眼图的基本概念、原理和应用，引导学生掌握相关知识；2.讨论法：学生进行小组讨论，探讨眼图参数的含义和实际应用，提高学生的思考和分析能力；3.案例分析法：分析实际通信系统中的眼图案例，让学生更好地理解眼图技术的应用；4.实验法：安排实验环节，让学生亲自动手进行眼图测量和分析，增强实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择合适的教材，为学生提供系统、科学的理论知识；2.参考书：推荐相关参考书籍，拓展学生的知识视野；3.多媒体资料：制作课件、演示文稿等多媒体资料，提高课堂教学效果；4.实验设备：准备眼图测试仪等实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，记录学生的平时表现，占总成绩的30%；2.作业：布置适量的作业，检查学生对知识点的掌握情况，占总成绩的20%；3.考试：进行期中和期末考试，测试学生对课程知识的全面理解，占总成绩的50%。
眼图的仿真课程设计
眼图的仿真课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解眼图的定义、组成和作用，掌握眼图的基本原理；2. 学生能够运用所学知识，分析眼图在通信系统中的应用和优缺点；3. 学生了解眼图与其他信号图形（如星座图、眼图）之间的关系。
技能目标：1. 学生能够运用仿真软件进行眼图的绘制，并分析其性能指标；2. 学生能够通过眼图仿真实验，掌握通信系统中的信号分析与处理方法；3. 学生能够运用眼图相关知识，解决实际通信系统中的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生通过眼图的学习，培养对通信工程的兴趣和热情，激发探索精神；2. 学生能够认识到眼图在通信领域的重要地位，增强专业认同感；3. 学生通过小组合作完成眼图仿真实验，培养团队协作精神和沟通能力。
本课程针对高年级通信工程专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
课程注重理论与实践相结合，通过仿真实验，使学生在掌握眼图知识的基础上，提高实际操作能力和问题解决能力。
同时，课程旨在培养学生对通信工程的兴趣和热情，提升学生的专业素养和团队协作能力。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 眼图基本理论：- 眼图的定义、组成和作用；- 眼图的数学模型和基本原理；- 眼图与其他信号图形的关系。
2. 眼图仿真实验：- 仿真软件的介绍与使用方法；- 眼图的绘制与性能分析；- 眼图在通信系统中的应用案例分析。
3. 眼图在实际通信系统中的应用：- 眼图在数字通信系统中的性能评估；- 眼图在信号检测与估计中的应用；- 眼图在光纤通信、无线通信等领域的应用。
教学内容按照以下教学大纲进行安排和进度：第一周：眼图基本理论的学习；第二周：眼图仿真软件的介绍与使用方法；第三周：眼图的绘制与性能分析；第四周：眼图在实际通信系统中的应用案例分析。
教学内容与教材相关章节紧密关联，确保学生能够系统地掌握眼图相关知识。
同时，通过实验和案例分析，使学生在实践中提高问题解决能力。
通信原理仿真报告
1、眼图
电路原理图:
图一电路图
仿真结果:
图二基带信号
图三经过低通滤波器后的信号
图四恢复出的信号
图五观测到的眼图2、Nuquist采样定理验证
电路原理图:
图一电路图
仿真结果:
采样频率设置为100Hz，码元频率设置为10Hz时，基带信号和恢复出来的信号：
对比上面的图，可以看出当采样频率大于2倍的基带信号频率时，恢复出来的信号与基带信号完全一致。
现在将采样频率设置为15Hz，即采样率小于2倍的基带信号频率时,仿真出来的波形如下图所示：
对比Sink5和Sink8，可以看出，波形已经发生了改变，说明恢复出来的信号与基带信号不一致，有失真，验证了Nuquist采样定理。
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。
眼图仿真课程设计报告
硬件与仿真课程设计报告题目：眼图的仿真与分析系别信息工程学院专业班级信工132学生姓名刘鸿鹤指导教师雷进辉提交日期2016年6月12日目录1 设计目的............................................... 错误！未定义书签。
2 设计要求和设计指标 (2)3 设计内容 (2)3.1 眼图仿真........................................ 错误！未定义书签。
3.2 仿真结果和分析 (5)4 本设计改进建议 (6)5 总结 7参考文献 (7)一实验目的：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，还不能进行准确的运算。
为了衡量基带传输系统的性能优势，在实验室中，通常用示波器观察接收信号的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。
眼图是由各段码元波形叠加成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻。
位于两峰值之间的水平线是判决门限的电平。
再无码间串扰的情况下，波形无失真，“眼”开启的最大。
当有码间串扰的时候，波形失真，开启的就小了，因此，“眼”开启的大小就表示了失真程度。
因此眼图可以直观的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势。
掌握使用眼图来分析数字信号的传输结果。
二设计要求：使用二元传输信号用眼图来分析和仿真.三实验内容：首先：输入信号为1V 100BPS 的随机序列信道为50HZ的低通滤波器，加入噪声，进行仿真仿真原理图：信号的波形：眼图：增加噪声的幅度之后信号的波形图：眼图：结论：当增加信噪比的时候，通过眼图可以直观的看出“眼”开启的小了。
当输入信号变为三元信号时候，减小信噪比后得到的眼图：结论：可以看出当信号变为三元信号的时候，图中出现了两只“眼睛”。
当输出信号变为四元信号的时候：结论：从图中可以看出眼睛变为了三个。
四改进和建议：本实验通过几组数据进行了眼图的分析和研究，但是数据取得有很多，但是列举出来的有些少，眼图有些看的不太清晰，希望下次能进一步优化。
通信数字基带系统仿真 实验报告
方法原理：把部分码元搬移到同一码元处叠加，观察其波形重叠情况
特点：二进制信号结果很像眼睛
作用：观察码间干扰和噪声影响、估计系统性能优劣程度
电子工程学院通信原理课程实验报告
3、实验仪器与设备（包括实验平台、实验材料等）
PC、MATLAB
4、实验内容（包括实验电路、实验步骤与流程、源程序代码、调试过程记录等，可另附页）
NRZ = 2* randint(1,Num,M)-M+1;
figure(1);Fra bibliotekstem(NRZ);
title('双极性NRZ');
Samp_data = zeros( 1, Samp_rate * Num);
for r = 1:Num*Samp_rate
if rem( r, Samp_rate) == 0
if yh(k)==sign %如果当前V符号与前一个V符号的极性相同
yh(k)=-1*yh(k); %则让当前V符号极性反转,以满足V符号间相互极性反转要
yh(k-3)=yh(k); %添加B符号,与v符号同极性
yh(k+1:length(yn))=-1*yh(k+1:length(yn)); %并让后面的非零符号从V符号开始再交替
Samp_data(r) = NRZ( r /Samp_rate);
end
end
[ht,a] = rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha); % Design raised cosine filter.滤波器
figure(2);
subplot(2,1,1);
plot(ht);
ylabel('冲激响应');
通信原理5.5数字基带信号传输—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
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≤≤。
基于matlab的通信信道与眼图的仿真通信原理课程设计报告书
通信原理课程设计基于matlab的通信信道与眼图的仿真摘要由于多径效应和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，即时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着重要的影响，而多径信道的包络统计特性则是我们研究的焦点。
根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布等。
因此我们对瑞利信道、莱斯信道进行了仿真并针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真。
由于眼图是实验室中常用的一种评价基带传输系统的一种定性而方便的方法，“眼睛”的开程度可以作为基带传输系统性能的一种度量，它不但反映串扰的大小，而且也可以反映信道噪声的影响。
为此，我们在matlab 上进行了仿真,加深对眼图的理解。
关键词：瑞利信道莱斯信道多径效应眼图一、瑞利信道在移动通信系统中，发射端和接收端都可能处于不停的运动状态之中，这种相对运动将产生多普勒频移。
在多径信道中，发射端发出的信号通过多条路径到达接收端，这些路径具有不同的延迟和接收强度，它们之间的相互作用就形成了衰落。
MATLAB中的多径瑞利衰落信道模块可以用于上述条件下的信道仿真。
多径瑞利衰落信道模块用于多径瑞利衰落信道的基带仿真，该模块的输入信号为复信号，可以为离散信号或基于帧结构的列向量信号。
无线系统中接收机与发射机之间的相对运动将引起信号频率的多普勒频移，多普勒频移值由下式决定：其中v是发射端与接收端的相对速度，θ是相对速度与二者连线的夹角，λ是信号的波长。
Fd的值可以在该模块的多普勒平移项中设置。
由于多径信道反映了信号在多条路径中的传输，传输的信号经过不同的路径到达接收端，因此产生了不同的时间延迟。
当信号沿着不同路径传输并相互干扰时，就会产生多径衰落现象。
在模块的参数设置表中，Delay vector（延迟向量）项中，可以为每条传输路径设置不同的延迟。
如果激活模块中的Normalize gain vector to 0 dB overall gain,则表示将所有路径接收信号之和定为0分贝。
通信原理实验--数字基带传输仿真实验
数字基带传输实验实验报告一、实验目的1、提高独立学习的能力；2、培养发现问题、解决问题和分析问题的能力；3、学习Matlab 的使用；4、掌握基带数字传输系统的仿真方法；5、熟悉基带传输系统的基本结构；6、掌握带限信道的仿真以及性能分析；7、通过观测眼图和星座图判断信号的传输质量。
二、系统框图及编程原理1.带限信道的基带系统模型（连续域分析）✧输入符号序列――✧发送信号―― ――比特周期，二进制码元周期✧发送滤波器―― 或或✧发送滤波器输出――✧信道输出信号或接收滤波器输入信号（信道特性为1）✧接收滤波器―― 或或✧接收滤波器的输出信号其中（画出眼图）✧如果位同步理想，则抽样时刻为✧抽样点数值为（画出星座图）✧判决为2.升余弦滚降滤波器式中称为滚降系数，取值为, 是常数。
时，带宽为Hz；时，带宽为Hz。
此频率特性在内可以叠加成一条直线，故系统无码间干扰传输的最小符号间隔为s，或无码间干扰传输的最大符号速率为Baud。
相应的时域波形为此信号满足在理想信道中，，上述信号波形在抽样时刻上无码间干扰。
如果传输码元速率满足，则通过此基带系统后无码间干扰。
3.最佳基带系统将发送滤波器和接收滤波器联合设计为无码间干扰的基带系统，而且具有最佳的抗加性高斯白噪声的性能。
要求接收滤波器的频率特性与发送信号频谱共轭匹配。
由于最佳基带系统的总特性是确定的，故最佳基带系统的设计归结为发送滤波器和接收滤波器特性的选择。
设信道特性理想，则有（延时为0）有可选择滤波器长度使其具有线性相位。
如果基带系统为升余弦特性，则发送和接收滤波器为平方根升余弦特性。
由模拟滤波器设计数字滤波器的时域冲激响应升余弦滤波器（或平方根升余弦滤波器）的带宽为，故其时域抽样速率至少为，取，其中为时域抽样间隔，归一化为1。
抽样后，系统的频率特性是以为周期的，折叠频率为。
故在一个周期内以间隔抽样，N为抽样个数。
频率抽样为，。
相应的离散系统的冲激响应为将上述信号移位，可得因果系统的冲激响应。
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课程设1 需求分析1．设基带传输系统响应是α＝1的升余弦滚降系统，画出在接收端的基带数字信号波形及其眼图。
2．设定二进制数字基带信号 an∈｛＋1,－1｝，g(t)= 1 0≤t≤Ts；t为其他值时g(t)= 0。
系统加性高斯白噪声的双边功率谱密度为0。
画出：(1) 经过理想低通H(f)= 1 │f│≤5/(2 Ts) 后的眼图。
(2) 经过理想低通H(f)= 1 │f│≤1/ Ts后的眼图。
(3) 比较分析上面图形。
在该部分中叙述：对题目中要求的功能进行的简单的叙述分析，把题目内容给介绍一下，还需要介绍分工情况。
2 概要设计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2-1 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 t h t H e d 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2-2 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2-3 眼图示意图部分的算法设计说明（可以是描述算法的流程图）；每个程序中使用的存储结构设计说明（如果题目已经指定了数据存储的，按照指定的设计，并且写出该存储结构的定义）。
也就是简单介绍一下你程序中自定义的函数（函数名，参数，以及功能）等。
3 运行环境Windows 74 开发工具和编程语言MATLAB V6.05 详细设计clear all;close all;N_eye = 7;%眼图中码元个数N0 = 0;%高斯白噪声功率谱设为0Ts = 2;%码元宽度设为1N_sample = 10;%每个码元抽样10个点dt = Ts/N_sample;gt = ones(1,N_sample);%矩形不归零脉冲N_code = 1000;%码元个数t = 0:dt:N_code*N_sample*dt-dt;data = sign(randn(1,N_code));data1 = sigexpand(data,N_sample);st = conv(data1,gt);%产生NRZ基带信号h1t =5/Ts*sinc(5*(t-5)/Ts);%滤波器1的冲激响应h2t = 2/Ts*sinc(2*(t-5)/Ts);%滤波器2的冲激响应h3t = 1/Ts*sinc(1*(t-5)/Ts);%滤波器3的冲激响应h4t = 0.5/Ts*sinc(0.5*(t-5)/Ts);r1t = conv(h1t,st);r2t = conv(h2t,st);r3t = conv(h3t,st);r4t = conv(h4t,st);r1t = [0 r1t*dt];r2t = [0 r2t*dt];r3t = [0 r3t*dt];r4t = [0 r4t*dt];sigma1 = sqrt(2.5*N0/Ts);sigma2 = sqrt(N0/Ts);sigma3 = sqrt(0.5*N0/Ts);sigma4 = sqrt(0.25*N0/Ts);n1 = sigma1*randn(1,length(r1t));n2 = sigma2*randn(1,length(r2t));n3 = sigma2*randn(1,length(r3t));%加入白噪声，该白噪声是通过滤波器后的带限白噪声n4 = sigma2*randn(1,length(r4t));r1t = r1t + n1;r2t = r2t + n2;r3t = r3t + n3;r3t = r3t + n3;%至此得到基带信号分别通过滤波器1和滤波器2 滤波器3滤波器4的输出波形ttt = 0:dt:N_eye*N_sample*dt-dt;figure(1)subplot(411)%画出滤波器1输出的眼图for n = 9:1:100ss = r1t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss);hold on;endylabel('B=2.5Hz');subplot(412)%画出滤波器2输出的眼图for n = 9:1:100ss = r2t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss)hold on;endylabel('B=1Hz')subplot(413)%画出滤波器3输出的眼图for n = 9:1:100ss = r3t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss)hold on;endylabel('B=0.5Hz')subplot(414)%画出滤波器4输出的眼图for n = 9:1:100ss = r4t(n*N_sample*N_eye+1:(n+1)*N_sample*N_eye);drawnow;plot(ttt,ss)hold on;endylabel('B=0.25Hz')6 调试分析刚开始的时候，程序出现了问题Undefined command/function 'sigexpand'.之后添加了一个函数function[out]=sigexpand(d,M)%将输入的序列扩展成间隔为N-1个0的序列N=length(d);out=zeros(M,N); %例如，M=8，N=1000，产生一个8行1000列的矩阵out(1,:)=d; %d的每一个元素赋值给out矩阵每列的第一个元素，因为d中共1000个元素（0，-1或者1），且out矩阵共有1000列，所以当然成立out=reshape(out,1,M*N); %把out这个矩阵重新变成一个1行M*N列的矩阵，即1行8000列的有8000个元素的矩阵，其中每隔7个0就是一个原来的d中的元素之后再调用sigexpand()函数的到时候就就没有问题了。
7 测试结果程序运行结果如图7-1所示图7-1 程序运行结果图比较上图中的1和3可以发现，3的性能比1的性能。
1中的失真比较严重。
参考文献[1] 孙屹，MATLAB通信仿真开发手册，北京：国防工业出版社[2] 李建新，现代通信系统分析与仿真－MATLAB通信工具箱，西安：西安电子科技大学出版社[3] 曹志刚，现代通信原理，北京：清华大学出版社[4] 教学用“通信原理”教材心得体会通过这次的课程设计，我更加理解了眼图的用途，通过眼图可以迅速的定性评价系统的性能。
可以观察到麻将干扰和信道噪声等影响因素的情况虫儿快速的判断出系统性能的优劣程度。
最佳抽烟时刻是‘眼睛’张开最大的时刻，定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率，斜率越大，对应的定时误差越敏感。
图的阴影区的垂直高度便是抽样时刻上信号受噪音干扰的畸变程度。
图中央的横轴位置对应于判决门限电平，抽样时刻时上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限。
此外，又学习了用matlab仿真通信原理实验的有关方法，及常用的相关函数。
通过对程序错误的调试，更加熟练的应用软件。
通过仿真，更容易理解了通信原理的相关内容。
通信原理是一门很有用的课程，但是内容繁杂，需要记忆的很多，所以我们应该加深的理解而不是单纯的记忆，另外如果增加实践的内容，我们将学得更多，更快！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！11。