七、眼图
估计和调整系统性能的一种实验方法
1、观察方法
- 成因：示波器的余晖作用，多个码元波形重叠显现
2、眼图作用
下面给出两个基带系统的接收波形和相应的眼图
①、无噪声
- (a) 系统是无码间串扰的情况，示波器的余晖作用使 (a) 序列中的每一个码元波形的扫描轨迹呈现在屏幕上，呈现的眼图是“单眼皮的大眼睛”，另外眼图中的上水平线和下水平线反映了信号序列中有连 1 码和连 0 码的情况
- (b) 系统是有码间串扰的情况，它的眼图是“线迹杂乱的小眼睛”
可见：
- “眼睛”张开的大小反映了 ISI 的强弱
- “眼睛”大、轨迹细且眼图端正，表示 ISI 小；反之 ISI 大
②、存在噪声
当存在噪声时，信号的波形将会发生一定的畸变，这时眼图的线迹会变粗，呈现出模糊的带状线
- 噪声越大，线迹越粗、越模糊，“眼睛”张开的越小，甚至闭合
综上分析，眼图的作用：
3、眼图模型
眼图除了上面这些作用还可以提供有关数字传输系统性能的许多信息，我们不妨把眼图简化为一个模型，从中可以获得以下信息：
- 在眼睛睁的最大的时刻就是最佳抽样时刻
- 眼眶的斜率反映了对定时误差的灵敏度，斜率越大对定时误差越敏感，意味着信号抽样值 A 减小的越快导致误码率增大，因此希望斜率越小越好
- 抽样失真是指在抽样时刻上，这个阴影区的垂直高度，它反映了信号受噪声干扰的畸变程度，这个带状线越细越好
- 眼图中央的横轴位置是判决门限电平
- 过零点失真表示零点位置的变动范围，它涉及定时信息提取的精度，希望这个范围越小越好
- 噪声容限反映了系统能容忍噪声的最大极限，当噪声瞬时值超过噪声容限时，则可能发生错判，噪声容限越大，系统的抗噪声性能就越强，那么误码率就会越小，理论上讲噪声容限是抽样时刻峰峰值的一半
八、改善系统性能的措施
1、均衡技术
①、问题引出
在实际系统中，由于信道特性的变化还有收发滤波器的设计不良使实际系统的传输特性不满足奈奎斯特第一准则，因此它的冲击相应就会有一定的码间串扰，使得系统性能下降
因此通常需要在系统中插入一种叫均衡器的滤波器来减小码间串扰
- 均衡目的：减小码间串扰（ISI）
- 均衡方法：频域均衡和时域均衡
由于时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效的减小码间串扰，因而在高速的数字传输中得到广泛应用，下面重点介绍时域均衡原理
②、时域均衡原理
能否如愿呢？我们举个例子
2、部分响应
将理想低通优点和升余弦特性有点集一身，即：
思考 1：ISI 是由哪个器件引入的的呢？
答案：相关编码器
它的幅频特性曲线如图所示：
其截止频率与理想低通的一样，这意味着部分响应系统的有效性指标达到了理想情况，即系统带宽B
等于奈奎斯特带宽，传码率等于无码间串扰时的的最高波特率，即奈奎斯特速率，频带利用率达到了基带系统理论极限值 2 个 Baud/Hz
频谱特性滚降易实现，响应曲线“尾部”收敛快，也就是说达到了部分响应系统的设计目标
思考 2：接收端如何剔除 ISI，还原信码？
究其原因呢，是相关编码器在码元之间引入码间串扰的同时，带来了码元之间的相关性，解决方案就是预编码
总结一下：相关编码是部分响应系统的核心，它引入预知的码间串扰和相关性，从而形成预期的响应波形和频谱结构，但却带来了差错传播问题，采用预编码和模 2 判决则可消除码间串扰和差错传播，需要说明的是，不同的编码规则对应有不同的码间串扰和相关性
相应有不同类型的部分响应系统
总结
