深入浅出通信原理 | 通信系统模型中的眼图及其用途

深入浅出通信原理 | 通信系统模型中的眼图及其用途

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_50111463/article/details/139325786

眼图是通信系统中用于评估基带信号质量的重要工具，通过观察眼图可以直观地判断系统的性能优劣。本文将详细介绍眼图的定义、模型及其生成原理。

一、眼图的定义

眼图是通过示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调制系统性能的一种方法。具体操作是将示波器跨接在抽样判决器的输入端，并调整示波器的水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。这样可以从示波器显示的图片上观察码间干扰和信道噪声等因素影响的情况，从而估计系统性能的优劣程度。

眼图得名于其形状：当用示波器的余辉方式累积叠加显示串行基带信号的波形时，显示的图形看起来很像眼睛。从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。眼图的眼睛张开的大小反映着码间串扰的强弱。眼睛张得越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。

当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。若同时存在码间串扰，眼睛将张开得更小。与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不端正。噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。

二、眼图的模型

眼图包含多个关键参数，这些参数可以帮助我们更深入地理解信号的质量：

1. 最佳抽样时刻：眼图中“眼睛”睁开最大的时刻，此时抽样误差最小。
2. 定时误差灵敏度：眼图斜边的斜率。斜率越大，对位定时误差越敏感。
3. 抽样失真：图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度。
4. 判决门限电平：图中央的横轴位置，是信号判决的参考电平。
5. 噪声容限：抽样时刻时，上下两阴影区的间隔距离的一半，若噪声瞬时值超过它，就可能发生错判。
6. 过零点失真：图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围，对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响。

三、眼图的生成原理

眼图的生成与信号的编码方式密切相关。当前码元的波形主要与前后两个码元有关。连续3个码元（前一码元、当前码元、后一码元）中，每个码元承载的比特都有两种可能取值0或1，这样共计有8种组合：000、001、010、101、011、111、110、100。

接收端接收到的基带信号波形承载的比特依次是0001011100。这串二进制数据正好覆盖了8种组合。二进制数据脉冲成形后，得到的基带波形在示波器中形成眼图。依次输入000、001、010、101、011、111、110、100共8种组合。

下面是不同组合下示波器显示的波形轨迹：

• 输入000，示波器上显示的波形轨迹如下：
• 输入001，示波器上显示的波形轨迹如下：
• 输入010，示波器上显示的波形轨迹如下：
• 输入101，示波器上显示的波形轨迹如下：
• 输入011，示波器上显示的波形轨迹如下：
• 输入111，示波器上显示的波形轨迹如下：
  
• 输入110，示波器上显示的波形轨迹如下：
  
• 输入100，示波器上显示的波形轨迹如下：
  

通过观察这些波形，可以清晰地看到眼图的形成过程及其特征。