通信原理课程实践

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1、通信原理课程实践一、题目及原理1、奈氏第一准则及眼图观察1）．掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，以及通过观察眼图来分析码间干扰和噪声对系统性能的影响。2）．熟练掌握Systemview在通信仿真方面的应用。3）．进行仿真电路的设计以及对仿真结果进行分析。二、无码间干扰传输的基本条件和原理1).在二进制基带信号传输系统中，判决器将每一个接收码元在抽样时刻的抽样值和一个门限电平作比较，从而进行判决。码间干扰产生的原因是系统总传输特性H(f)不良引起的。通常，信道的传输特性C(f)是由线路媒质确定的，而发送和接收滤波器的

2、传输特性和在设计时是有灵活性的。因此，可以设计两个滤波器，使其总传输特性H(f)产生的码间干扰尽量小，甚至消失。三、眼图的绘制以及码间干扰和噪声对系统性能的影响1).眼图可以显示传输系统性能缺陷对于基带数字信号传输的影响。对于二进双极性信号，在无噪声和码间干扰的理想情况下，示波器上的显示如同一只睁开的眼睛。在噪声和码间干扰严重的情况下，多条杂乱的图形甚至会使“眼睛”闭合。所以，“眼睛”张开的程度代表干扰的强弱。在理想情况眼图中，中央的一根垂直线位置是最佳抽样时刻，而中间水平横线表示最佳判决门限电平。四、无码间干扰传输

3、和眼图的分析、仿真1．脉冲成型.当信号被扩展到相邻的码元时间内，就形成了码间干扰。带限信道是造成码间干扰的直接原因，为了避免码间干扰，通过增大信道带宽来实现。然而信道带宽是有限而且宝贵的资源，所以只能在有限带宽下尽量避免码间干扰。奈奎斯特准则证明，通过对信号进行设计就可以在抽样点上避免码间干扰。常用的无限冲激响应滤波器有Butterworth滤波器、ChebyshevI型滤波器、ChebyshevII、型滤波器、椭圆滤波器。下面用ChebyshevII型滤波器做一个带限信道，对相同频率的正弦、方波信号进行滤波。可以看

4、到通过滤波器后，正弦信号波形没有明显改变，而方波波形却有很大的改变。正弦、方波信号通过滤波器前后的波形如下：图4.1正弦、方波信号通过滤波器前后的波形图2.奈奎斯特准则奈奎斯特研究带限信道情况下的信号发送，提出了相应的准则来避免码间干扰的影响。在带限信道的情况下，遵循这些准则以有效的避免码间干扰。为得到奈奎斯特准则，首先需要建立一个简单的模型，其中包含发送滤波器、信道接收滤波器。通过运行代码，可以发现在通过理想滤波器前后，各个抽样点上的输入值与输出值是完全一样的。其图示如下：图4.2通过理想滤波器前后仿真图3.升余弦

5、滤波器由于理想滤波器是在频率上是有限带宽，而且过渡带宽为0，在时域上是无限延展的，所以理想滤波器并不存在。在工程实践中广泛使用的升余弦滤波器，因为该滤波器不仅满足奈奎斯特准则，而且可以通过改变滚降系数来逼近理想滤器。因为该滤波器时域波形近似与余弦信号，但是中心部分向上升起，所以被称为升余弦滤波器。升余弦滤波器在时域的表达式如下：其频率表达式为：通过利用Matlab来仿真平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.22，其图形如下，其中洋红色曲线是发送滤波器的输出波形，蓝色曲线是接收滤波器的输出波形。图4.3升余弦滤波器仿真图可

6、以看到通过两个平方根滤波器后，输出在采样点上基本上没有失真，从而消除了码间干扰的影响。另外可以利用如下代码来观察平方根滤波器的时域、频域特性。fvtool(num,den)其幅频响应曲线如下：图4.4幅频响应曲线仿真图冲激响应曲线如下：图4.5冲激响应曲线仿真图为方便观分析接收滤波器的输出信号，通常采用眼图来表示。例如对上面接收滤波器的输出可以用如下代码来观察。eyediagram(z(49:188),8)其输出波形为图4.6眼图仿真对于眼图需要做以下说明： 一：从抽样时间（横轴）上看，最优判决时刻应该是图中上下曲线

7、间距最大的时刻，例如上图中0时刻上下曲线有最大间距。 二：从抽样时间（横轴）上看，左右两边交汇点到0时刻的时间差值表明了对定时误差的灵敏度，曲线越陡峭对定时误差越敏感。交汇点到边界的时间差值表明了过零点失真。如上图中对定时误差的灵敏度约为0.4，过零点失真约为0.1。三：从幅度（纵轴）上看，上、下曲线到中心0点的距离称为噪声限，也表明其抗噪声能力。另外，上、下曲线在0时刻并没有交互成一个点，而是有多个取值，其中最小、最大值的差值被称为峰值失真。如上图中噪声约为0.9，峰值失真约为0.2。4.部分响应利用升余弦滤波器必

8、须扩展带宽，扩展程度可以通过滚降系数来衡量，带宽扩展意味着频带利用率下降。可以在相同的带宽下，引入码间干扰来达到该目的，这就是奈奎斯特第二准则。在某些码元抽样时刻引入码间干扰，而在其余码元抽样时刻无码间干扰，那么就可以提高频带利用率。假设信道是理想带限信道，并且存在这样的发送、接收滤波器，使得：错误！未找到引用源。那么满足该条件的滤波器在时域可