【摘? 要】理論上，只要基帶發(fā)送功能滿足奈奎斯特準則，就可以消除符號間的干擾。然而實際上，由于如符號之間的干擾和傳輸、接收濾波器特性、信道特性等因素，系統(tǒng)性能可能無法達到預期的目標。為了優(yōu)化系統(tǒng)性能，除使用特殊工具外，實驗者還希望在調試和維護過程中進行測試，可以使用工具和簡單方法來測量整個通信系統(tǒng)的性能。眼圖分析方法是廣泛使用的實驗方法。

【Abstract】In theory， as long as the base-band transmit function satisfies the Nyquist criterion， inter-symbol interference can be eliminated. However， in practice， the system performance may not achieve the desired goal due to factors such as inter-symbol interference and transmission， receive filter characteristics， channel characteristics， etc. In order to optimize the system performance， in addition to using special tools， the experimenter wants to test during commissioning and maintenance， and can use tools and simple methods to measure the performance of the whole communication system. The eye pattern analysis method is a widely used experimental method.

【關鍵詞】眼圖;仿真;碼間串擾

【Keywords】eye pattern; simulation; inter-symbol interference

【中圖分類號】TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0167-02

1 基帶傳輸?shù)幕驹?/p>

在實際的通信系統(tǒng)中，很難完全消除碼之間的串擾。這主要是由于傳輸過程中傳輸系統(tǒng)的信號不穩(wěn)定所致，使得波形存在變形、展寬，而且之前波形會出現(xiàn)長的拖尾現(xiàn)象，到觀察碼元的抽樣時間點上，識別器會對結果出現(xiàn)錯誤判決。對誤碼率的影響現(xiàn)在還沒有找到數(shù)學上能處理的統(tǒng)計規(guī)律，還無法在這方面進行針對性的計算。碼間串擾如圖1所示。

為了在實驗室中測量基帶傳輸系統(tǒng)的性能，使用示波器觀察接收信號的常用方法是將示波器連接到接收濾波器的輸出端，然后調整示波器的水平掃描周期以匹配示波器的水平掃描周期，與接收的符號周期和持續(xù)效果同步。用于掃描的示波器的波形重疊，并且示波器屏幕上顯示的結果看起來像人眼，這就是將其稱為“眼圖”的原因。分析碼間串擾和噪聲對系統(tǒng)性能的影響，這就是眼圖分析法。基帶信號與眼圖如圖2所示。

眼圖是通過在示波器上疊加特定的數(shù)字信號而顯示的圖，它包含很多信息。噪聲的影響以及符號之間的對話在眼圖中可見。這些效果反映了數(shù)字信號的一般屬性，因此，評估了整個系統(tǒng)的優(yōu)缺點。所以眼圖分析是高速互連系統(tǒng)信號完整性分析的核心。此外，眼圖還可以用于調整接收濾波器的屬性，以減少符號之間的串擾效應，并改善整個通信系統(tǒng)的傳輸性能。

眼圖張開的大小反映了碼間串擾的強弱。眼睛越大，眼圖越正確，符號之間的距離越小，反之符號之間的距離越大。如果發(fā)生噪聲，則噪聲會疊加在信號上，眼圖的軌跡會變得模糊。如果有攔截碼，“眼睛”或多或少會張開。與代碼之間沒有交集相比，原始的細軌道明顯平滑且變成模糊的條紋，并且標準化程度不高。噪聲越大，軌道越寬、越深，代碼之間的交點越大，眼圖的校正越少。

眼睛中的圖像包含大量有價值的信息，可用于衡量數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)性能的好壞，它可以顯示接收過濾器的設置，以減少代碼之間的間隔。眼圖如圖3所示。

①最佳采樣時刻是眼睛張開最大的時間。②對時間誤差的敏感度可以通過圖表的斜邊斜率來確定。③在采樣期間，眼圖上方和下方的陰影部分的垂直高度反映了信號的最大失真。④眼圖中心水平軸的位置應與閾值決定的水平一致。⑤在采樣時，從最接近閾值的頂部和底部分支軌跡到閾值的距離表示每個相應級別的噪聲容限。噪聲容限越大，電路的抗干擾性就越好。如果瞬時值超過噪聲容限值就可能發(fā)生誤判。⑥零交叉點實現(xiàn)了與時間接收信息系統(tǒng)的同步。眼圖的對角分支與水平軸相交的區(qū)域的大小將替換為零區(qū)域，在許多設備中，從信號零的位置提取時間同步信息，這對于該設備的零點失真非常重要。

圖4為眼圖的原理方框圖，基帶信號進入發(fā)送濾波器濾波，濾波后的信號在信道傳輸?shù)倪^程中會有噪聲加入，所以在接收端還要濾波，濾波后的信號通過實驗方法測出。

2 軟件仿真

本文通過SystemView仿真軟件建立了眼圖的形成模型，如圖5所示。0號是發(fā)送偽隨機碼的信源，2號是發(fā)出噪聲的噪聲源，通過1號將噪聲加入基帶信號，3號是低通濾波器，1、2、3號用來模擬頻帶受限的有擾信道，4號是抽樣器用來調整輸出采樣頻率以配合接收計算器來觀察眼圖。

運行仿真后，首先看到的是信道無干擾時的眼圖，所示的線跡是細而清晰的大眼睛，如圖6所示。它的最佳抽樣點、門限電平、噪聲容限等都可以測量出來。通過這樣的信道發(fā)送出去的信號與接收的保持一致，就相當于人們用手機通話，你說的話對方聽得很清楚，甚至周圍環(huán)境的聲音也可以聽清楚。

圖7是在信道中加入了噪聲，運行后可以看到眼圖的眼睛張開的幅度變小，這是由于噪聲疊加在信號上，軌跡會變得模糊，會變大，因此，軌跡就不存在了，但是代碼和眼圖之間仍然沒有差距。

圖8改變了信道的帶寬，傳輸系統(tǒng)與代碼之間的互鎖條件不匹配，所觀察到的眼睛軌跡較差且模糊，并且眼睛很小，且眼圖不端正。

3 結語

通過以上三種情況的仿真運行，我們看到的是三幅眼圖的集中對比，可以很明顯看出無碼間串擾的眼圖和下面加入噪聲以及有碼間串擾的眼圖間的不同，由此可以分析出基帶信號傳輸過程存在的問題以及從何處可以改善。

所以可以利用眼圖的大小來衡量和比較基帶信號傳輸性能的好壞，并利用它來調節(jié)信道的傳輸特性，讓信號在系統(tǒng)信道中盡量接近最佳工作狀態(tài)。

【參考文獻】

【1】張會生，張捷，李立欣.現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理[M].北京：高等教育出版社，2011.

【2】張會生，趙瑄，孟昭紅.通信原理實驗教程[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2017.