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1、YUNNAN NORMAL UNIVERSITY本科学生实验报告学号 114090389姓名学院物电学院专业、班级11电子实验课程名称教师及职称开课学期2013 至2014学年下学期填报时间2014 年 06 月 05 日云南师范大学教务处编印实验序号实验四实验名称信道均衡器实验实验时间2014-06-03实验室同析楼三栋111一实验目的1.1认识Matlab/Simulink的基本功能。1.2 了解Simulink的基本图符库，并能做出信道均衡器仿真。1.3掌握数字基带传输系统的具体结构，均衡器的作用。二.实验内容2.1在本仿真模型中添加示波器，观察发送端的发送信号在升余弦滚降滤波前后 的变
2、化。2.2在本仿真模型中将信道设置为无失真信道，即信道系数为x =0,0丄0,0,n均衡器系数设置为C =0,1,0，运行模型，比较接收码元序列与发送码元n系列，检验奈奎斯特抽样值无失真条件是否得到满足。三实验设备及材料3.1 Windows XP/Windows73.2 Mat lab R2011b四实验原理4.1升余弦滚降信号升余弦滚降信号满足奈奎斯特抽样值无失真准则，而且物理可实现好。升余 弦滚降信号的频谱的表达式为2T2T2T(L - a )2T2T这里a是滚降系数，0图2数字基带传输系统简化框图4.4实验方案设计本实验对应的仿真文件是equalizer.mdl，打开equalizer
3、.mdl可以得到如 图3所示的仿真模型架构。该模型主要分为三个主要部分，分别是发送端、信道 和接收端。*o”中】电Dmarr1SocptCIlffTta-Tiww已yu 匚Ireeelved and source data创Dkige* Dais43*UEWmci 亡Fit* CwrChannelEqudizd尺皿蔽翊Sight!*lZIkup1Cv!i图3仿真系统框图(1) 基带数字传输发送端发送端由图4中的3个模块构成，其中数据发生器模块的细节如图5所示。发送端由一个伯努利二进制序列发生器产生随机的0,1二进制序列，然后将该 序列转换为二电平码元序列；码元序列的采样周期是1ms，经过4倍增
4、采样，采 样周期成为0.25ms(采样频率为4kHz);然后送到平方根升余弦滚降滤波器，得到 发送的基带数字信号，该信号中每个码元的波形都是平方根升余弦滚降信号；上采样前的4倍增益保证在上采样和滤波后信号的幅度保持在1附近。BernoulliBinaryBernoulli BinaryGenerator-1ConstantOutl图4基带数字传输发送端 内部模型图图5数据发生器Source Data(2) 串扰信道串扰信道的结构如图6所示，是典型的FIR滤波器结构，其冲激响应在1ms采样周期下是 x 二0.0,0.24,0.85,0.25,0.10。图6串扰信道模型(3) 基带数字传输接收端基
5、带数字传输接收端的结构如图7所示。接收到的数字基带信号首先通过匹 配滤波器，匹配滤波器和发送端的平方根升余弦滚降滤波器完全相同，匹配滤波器和发送端 滤波器共同构成一个升余弦滚降滤波器，使基带码元传输满足奈奎斯特抽样值无 失真条件。匹配滤波器的输出送入均衡器，均衡器的细节结构如图8所示，其结 构是典型的FIR滤波器结构，其冲激响应在1ms采样周期下是 C = -0.2826,1.009,0.3276。均衡之后的数字基带信号要经过下采样，恢复采样 n周期为T，获取发送的码元。下采样中的一个关键参数是采样偏移(sample offset),采样偏移是由之前所有处理模块的时间延迟所决定的，在实际通信系
6、 统中需要通过尝试有限的几种可能性，可以确定当采样偏移是0时可以抽样到最 佳的码元电平值。图7基带数字传输接收端图8信道均衡器模型结构五.实验步骤5.1打开mat lab应用软件，如图9所示。5.2在图(4)中右边的命令窗(Command Window)的光标处输入：simulink，回 车。i MATLAB 7.8.0 (R2009a)Current Directory* K XCommand Window Exp e rime.釦 simulinkAl Name Date ModifiedMatlab当前工作目录Mat lab界面图9File Edit Debug E arallelDes
7、ktop Window 旦 elp:spaceNameO S I M 町 Vurent_Lirectorx： D:MATLABExperimentllShortcuts How to Add 口 .Vhats NewValue5.3在图9中，选择：FileNewModel新建文件，保存在matlab工作目录下， 并取名为 equalizer.mdl。5.4在Find命令行处输入：Bernouli Binary Genera tor,就在窗口的右边找到 了该仿真模块图标。用鼠标右键选择该模块，将其添加到创建的equalizer 窗口中。5.5用相同的方法创建“眼图” (Eye Diagram S
8、cope),观察每个设备的连接点, 用鼠标左键把设备连接起来，如图3所示。5.6进行相关参数设置：双击滤波器模块，即可打开参数设置对话框，如图10所示。该模块以 FIR方式实现了滚降系数为1的32阶平方根升余弦滚降滤波器。要注意的是 滤波器的频率指标的设计，参数Fs代表通过该滤波器的离散序列的采样频 率，即本仿真的系统采样频率4kHz;而参数Fc为滤波器的截止频率，对于升余弦滚降滤波器和平方根升余弦滚降滤波器，截止频率即奈奎斯特带宽 1/2T，所以Fc=500Hz。如图10设置好参数后用鼠标点击” Design Filer” 就完成了滤波器设计，滤波器的频率响应显示在图10的上部。如果想看滤
9、波器的系数，可用鼠标点击图10中的滤波器系数按钮查看。从均衡前后的眼图比较可以看到，接收信号的眼图是杂乱的，这是因为信道 的线性失真造成了码元之间的相互干扰，即码间串扰。通过均衡降低码间串扰， 可以看到“眼睛”明显睁开了。码间串扰的降低使基带数字通信系统的噪声容限 增加，减小了过零点失真、峰值失真和对定时误差的灵敏度。E3izer/Dis匚rwt日-Timw Eye Diagram ScopeftL 1=1g JEi I erAxermCha nnalaWindow IHml p*s s 1 s. - 1- .20.40.S O.B11.21.41 .S 1 .BTime (m&)图11接收信号（均衡之前）的眼图H equa Iizer/Discrete-Time Eye Diagram Scopel5 nuo.5o.-Eye Diagram信号比较（如图13）衡前后信号波形的比较可以看出均衡后的信号码元峰值失真更小，波形图12经均衡之后信号的眼图6.2时时域从均；更加完整（高低电平的持续时间更长），更利于抽样判决。1.61.82Time (
