眼图

眼图一、实验目的1、了解码间串扰对误码率的影响2、掌握眼图在衡量基带传输系统性能方面的应用二、实验内容用SystemView模拟示波器观察眼图分析码间串扰和噪声对系统性能的影响三、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象人的眼睛因此被称为眼图。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。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。通常眼图可以用如图32所示的图形来描述：由此图可以看出(1)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,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四、SystemView仿真框图仿真图如下图所示：参数设置系统时钟No.ofSample:501;SampleRate:1000Hz;No.ofSystemLoop:1器件参数矩形脉冲01V;100Hz;Offset0;0deg高斯噪声2StdDeviation0;Mean0加法器1低通滤波器3LowCuttoff100Hz利用接收计算器的时间切片绘图功能可以观察眼图,时间切片长度设置为当前采样率下,采样周期的两倍时长在分析窗口点击右下角的弹出对话框如图3-4所示图3-4接收计算器的时间切片设置如图中数据设置点击OK.五、仿真结果及结果分析1、图3-5为经过低通滤波的数字信号和对应的眼图无噪声加入:图3-5无信道噪声时的眼图2、改变高斯噪声源的参数(标准差和均值),得到增大噪声后的眼图如图3-6所示图3-6有信道噪声时的眼图（其中高斯白噪声的幅度为0.5V）由图3-5和3-6对比可知，加有噪声的信号波形的眼图的杂乱程度明显高于不加噪声的，同时，“眼”睁开的程度明显低于不加噪声的信号。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。七、思考题1、设信号源的码元传输速率为8000bit/S，当信噪比下降到什么程度眼图中的眼睛睁不开设置参数，使频率为8K，改变信噪比，分别观察眼图，最后得出信噪比约下降到30dB时眼睛无法睁开。2、原理图中滤波器的作用是什么？是否可以放在加法器前面？为什么？原理图中的滤波器加在接受用来去除噪声，抑制码间干扰。不可以放在加法器前面，因为加法器将噪声叠加到信号中，相当于信息传输过程中，信道噪声叠加到有用信号中，因而滤波器需要对接收端接受到的受到干扰的信号进行滤波，而不是对未进入信道的调制信号滤波，这样做完全达不到抑制信道噪声的作用。