补充材料信号的眼图.PDFVIP

4-1 补充材料：信号的眼图 当接收信号同时受到码间串扰和噪声的影响时，系统性能的定量 分析较为困难，一般可以利用示波器，通过观察接收信号的“眼图” 对系统性能进行定性的、可视的估计。 用示波器跨接在待测信号的输出端，调整示波器锯齿波水平扫描 周期，使其与接收符号的周期同步，再将接收波形输入示波器的垂直 放大器，就可以从显示器上看到眼图。在传输二进制信号波形时, 示 波器显示的图形很像人的眼睛，因此被称为“眼图”。 由眼图可以观察出符号间干扰和噪声的影响，如图 1 所示： 图1 眼图模型 最佳抽样时刻应是“眼睛”张开最大的时刻。当存在噪声时，眼 图的线迹会变成比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越宽，“眼睛” 张开得越小，阴影区的垂直高度表示信号的畸变范围。图中央抽样时 刻的横轴位置对应于最佳判决门限，上下两阴影区的间隔距离之半为 噪声的容限, 噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。眼图斜边的斜 1 4-2 率决定了系统对抽样定时误差的灵敏程度： 斜率越大， 对定时误差 越灵敏。 下面以三个 BPSK 码元为例，给出用 Matlab 生成的眼图，其中 发射端采用 sinc 成型滤波器。三个码元的可能组合为 8 种形式，即[-1 -1 -1 ; -1 -1 1; -1 1 -1 ; -1 1 1; 1 -1 -1; 1 -1 1; 1 1 -1; 1 1 1] 。将 8 种可能 的信号组合形成的时域波形逐一画到同一张图上，即可得到三个符号 时的眼图，当信道存在噪声时，接收信号的眼图中也将叠加噪声。无 噪声和有噪声干扰下的眼图如下所示： (a) 无噪声 (b)有噪声 图2 三个符号时的眼图 同理，考虑五个码元周期时，眼图形状如下： (a)无噪声 (b)有噪声 图3 五个符号时的眼图 2 4-3 实际系统中，符号序列的长度是无限的，因此其眼图实际上是更 多待定信号波形的叠加。 不同的传输信号幅度将产生不同的眼图，同时眼图还与发端滤波 器的时域波形有关。下图给出了多进制信号的眼图： 图4 多进制信号的眼图 3