SystemView及其道信统仿真分析实验指导书 图3.3正弦信号平方后的结果 左边的窗口是正弦信号平方后的结果，右边是对该结果进行F℉T的频谱图。 可以显然地看到，频谱中多了直流分量和2倍频分量，也就是20Hz分量。而原 来的10Hz分量没有了。 2.眼图(Eye Diagrams) 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 影响目前尚无在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，通常用示波器观察输出信号波形的方法来 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像人的眼晴，因此被称为眼图。二进制信 号传输时的眼图只有一只"眼"，当传输三元码时，会显示两只“眼”。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3.4所示的图形来描述，由此 图可以看出：()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"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 26
SystemView 及其通信系统仿真分析实验指导书 26 图 3.3 正弦信号平方后的结果 左边的窗口是正弦信号平方后的结果，右边是对该结果进行 FFT 的频谱图。 可以显然地看到，频谱中多了直流分量和 2 倍频分量，也就是 20Hz 分量。而原 来的 10Hz 分量没有了。 2. 眼图 (Eye Diagrams) 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 影响目前尚无在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，通常用示波器观察输出信号波形的方法来 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像人的眼睛，因此被称为眼图。二进制信 号传输时的眼图只有一只"眼"，当传输三元码时，会显示两只“眼”。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 3.4 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"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
SystemView及其通信象统仿真分析实脸指导书 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。 斜度=对定时误差的敏感度 最佳抽样时刻 最大信号失真量 容 零点失真量 可以抽样的时间 判决门限电 图3.4眼图的一般描述 为了研究因噪声和信道带宽引起的信号失真与眼图的关系，我们可以用如图 3.5所示的SystemView仿真电路来观察，图中，信号源（图符0）采用幅度为1V、 速率为100b/s的伪随机序列，信道用一个50Hz的低通滤波器（图符5）来模拟， 并在信道中加入了噪声（图符3），。)设定信噪比(SNR)为10dB,在接收器图符前 加入了一个抽样器图符，用来调整输出采样率，以配合System View接收计算器 的时间切片绘图功能来观察眼图。时间切片绘图功能可以把接收计算器在多个时 间段内记录到的数据重叠起来显示，时间段的起始位置和长度都可由计算器直且 设置。为了满足时间切片周期和码元同步，并且能完整地观察到一个眼图的要 27
SystemView 及其通信系统仿真分析实验指导书 27 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。 图 3.4 眼图的一般描述 为了研究因噪声和信道带宽引起的信号失真与眼图的关系，我们可以用如图 3.5 所示的 SystemView 仿真电路来观察，图中，信号源(图符 0)采用幅度为 1 V、 速率为 100b／s 的伪随机序列，信道用一个 50Hz 的低通滤波器( 图符 5)来模拟， 并在信道中加入了噪声(图符 3)，。)设定信噪比(SNR)为 10dB，在接收器图符前 加入了一个抽样器图符，用来调整输出采样率，以配合 System View 接收计算器 的时间切片绘图功能来观察眼图。时间切片绘图功能可以把接收计算器在多个时 间段内记录到的数据重叠起来显示，时间段的起始位置和长度都可由计算器直且 设置。 为了满足时间切片周期和码元同步， 并且能完整地观察到一个眼图的要 斜度=对定时误差的敏感度 零点失真量 可以抽样的时间 最佳抽样时刻 最大信号失真量 判决门限电 最 小 噪 声 容 限
SystemView及其通信集统仿真分析实验指子书 求，一般将时间切片的长度设置为当前采样率下采样周期的两倍时长，例如，采 样频率为100Hz川，采样周期为10ms,则时间切片应设为20ms。时间切片长度 的设置如图7.8所示，在接收计算器窗口下选菜单中的“Sye”项，再输入 “Time Slice'”的参数，按“OK”按钮后确定退出，即可看到生成的眼图，如图 3.6和3.7所示。改变噪声幅度，重新运行系统，可观察到眼图的“眼”张开的幅 度变小，同样，改变信道的带宽，也可观察到眼图的变化。 [:采样频率在系统运行时间里设置 观察眼图 + 圆网 urce PN ource Uperator: Operator: Noise 100 2 Hz 0 terwor =o deg Token 2) out Rate 1 et3 Hz 3 (Token 3) 3 Poles (Token 0) Fc 50 Hz Out Rate 1.e+3 Hz (Token 5) Systemview by ELANIX 图3.5用于观察眼图的基带传输系统仿真电路图 28
SystemView 及其通信系统仿真分析实验指导书 28 求，一般将时间切片的长度设置为当前采样率下采样周期的两倍时长，例如，采 样频率为 100 Hz[1]，采样周期为 10ms，则时间切片应设为 20 ms。时间切片长度 的设置如图 7.8 所示， 在接收计算器窗口下选菜单中的“ Style ”项， 再输入 “Time Slice”的参数，按“OK”按钮后确定退出，即可看到生成的眼图，如图 3.6 和 3.7 所示。改变噪声幅度，重新运行系统，可观察到眼图的“眼”张开的幅 度变小，同样，改变信道的带宽，也可观察到眼图的变化。 [1]：采样频率在系统运行时间里设置 图 3.5 用于观察眼图的基带传输系统仿真电路图
SystemView及其通信集统仿真分析实脸指导书 Sink Cakculator x window. Spectrum Scale Data Custom Comm No,Eins ■Data is BER Plot0 10 R Stat ( crement [dB] 20e-3 设置时间切片参数 Waterfall 0 0 20e3 F▣✉2 DK Close Apply 图3.6在接收计数器中设置时间切片参数以观察眼图 图3.7信道无噪声时观察到的眼图 29
SystemView 及其通信系统仿真分析实验指导书 29 图 3.6 在接收计数器中设置时间切片参数以观察眼图 图 3.7 信道无噪声时观察到的眼图 设置时间切片参数
SystemView及其通信统仿真分析实验指子书 图3.8信道信噪比为10B时观察到的眼图 30
SystemView 及其通信系统仿真分析实验指导书 30 图 3.8 信道信噪比为 10dB 时观察到的眼图