【正文】 摘 要 I 摘 要 本課程設(shè)計(jì)主要解決信源編碼和信道編碼中的卷積碼的數(shù)字調(diào)制，信源輸出的模擬信號(hào)要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，就需要對(duì)信源信道進(jìn)行編碼譯碼操作，并通過(guò)Simulink軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，進(jìn)行誤碼率分析。卷積碼是一種性能優(yōu)越的信道編碼。它的編碼器和譯碼器都比較容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)它具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。隨著糾錯(cuò)編碼理論研究的不斷深入，卷積碼的實(shí)際應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文簡(jiǎn)明地介紹了卷積碼的編碼原理和譯碼原理。并在 SIMULINK模塊設(shè)計(jì)中，完成了對(duì)卷積碼的編碼和譯碼以及誤比特統(tǒng)計(jì)整個(gè)過(guò)程的模塊仿真。最后，通過(guò)在仿真過(guò)程中 分別改變卷積碼的重要參數(shù)來(lái)加深理解卷積碼的這些參數(shù)對(duì)卷積碼的誤碼性能的影響。經(jīng)過(guò)仿真和實(shí)測(cè)，并對(duì)測(cè)試結(jié)果作了分析。 得出了以下三個(gè)結(jié)論： （ 1） 當(dāng)改變卷積碼的碼率時(shí) ， 系統(tǒng)的誤碼性能也將隨之發(fā)生變化。 （ 2）對(duì)于碼率一定的卷積碼 ， 當(dāng)約束長(zhǎng)度 N 發(fā)生變化時(shí) ， 系統(tǒng)的誤碼性能也會(huì)隨之發(fā)生變化。 （ 3）回溯長(zhǎng)度也會(huì)不同程度上地影響誤碼性能。 關(guān)鍵詞 ： 編譯碼器； simulink；設(shè)計(jì)與仿真 卷積碼；碼率 ABSTRACT II ABSTRACT This course is designed to solve source coding and channel coding convolutional codes in the digital modulation, the source output analog signals into digital signals to be converted to the need for the source and channel coding and decoding operations, and through the Simulink software design and simulation, and the bit error rate analysis. Convolutional code is a superior performance of channel coding. Its encoder and decoder are relatively easy to implement, and it has a strong error correction capability. Errorcorrecting coding theory research with the deepening of the practical application of convolutional codes more widely. This concise introduction to the principles of convolutional coding and decoding principles. SIMULINK module in the design, pleted the coding and decoding convolutional code and bit error statistics of the whole process simulation module. Finally, changes in the simulation process of convolutional codes, respectively, to deepen our understanding of the important parameters of these parameters on convolutional codes convolutional codes error performance. The simulation and measurement, and test results are analyzed. Reached the following three conclusions: (1) When the change rate convolutional code, the system error performance will subsequently change. (2) For a certain rate convolutional codes, when the constraint length N changes, the system BER performance also will be changed. (3) back length will be affected to varying degrees, error performance. Keywords: codec。 simulink。design and simulation of convolutional code目 錄 III 目 錄 第 1 章 引言 ......................................................... 1 課題背景 ........................................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .................................................. 1 本課題的意義 .................................................... 1 本課題的研究方法 ................................................ 2 第 2 章 MATLAB 組件介紹及通信系統(tǒng)概述 ................................ 3 MATLAB 與通信仿真的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 ............................... 3 通信系統(tǒng)概述與組成 .............................................. 3 通信仿真 ........................................................ 4 Simulink 仿真及工作原理 ......................................... 6 第 3 章 信源編碼 ..................................................... 8 A 律μ律編碼特性 ................................................ 8 A 律編碼 ...................................................... 8 μ律編碼 ...................................................... 8 A 律 13 折線 ................................................... 9 A 律、μ律的特性比較 .......................................... 11 第 4 章 信道編碼及譯碼 .............................................. 15 卷積碼的概念介紹 ............................................... 15 卷積碼的編碼過(guò)程介紹 ........................................... 15 卷積碼譯碼過(guò)程的概述 ........................................... 16 卷積碼的最大似然譯碼 ........................................... 19 輸入與同步單元 ................................................. 21 第 5 章 卷積碼的仿真 ................................................ 22 目 錄 IV Simulink 仿真模塊的參數(shù)設(shè)置以及重要參數(shù)的意義 .................. 22 簡(jiǎn)化維特比譯碼器的仿真 ......................................... 26 第 6 章 卷積碼譯碼器的誤碼率分析 .................................... 28 信噪比與誤碼率的關(guān)系 ........................................... 28 對(duì)卷積碼性能的影響 ................................. 29 不同碼率對(duì)卷積碼誤碼性能的響 ................................... 31 不同約束長(zhǎng)度對(duì)卷積碼的誤碼性能影響 ............................. 32 第 7 章 結(jié)論 ........................................................ 35 參考文獻(xiàn) ........................................................... 36 致 謝 .............................................................. 37第 1 章 引言 1 第 1 章 引言 課題背景 隨著現(xiàn)代通信的發(fā)展，高速信息傳輸和高可靠性傳輸成為信息傳輸?shù)膬蓚€(gè)主要方面，而可靠性尤其重要。 A律編碼、μ律編碼以及卷積碼以其高速性和可靠性在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越廣泛。其中 1967年 Viterbi譯碼算法的提出，使卷積碼成為信道編碼中最重要的編碼方式之一 [1]。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在對(duì) A律、μ律研究中，隨著 數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，逐步形成了使用折現(xiàn)分段近似壓擴(kuò)特性的方法，這類方法簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確，因而獲得了廣泛的應(yīng)用，并被采納為相應(yīng)的國(guó)際建議。而在對(duì)卷積碼的研究中，其中編碼器較簡(jiǎn)單，模式也很統(tǒng)一。主要是研究提高卷積碼的譯碼速度和可靠度。譯碼算法中最重要的卷積碼的Viterbi算法問(wèn)世以來(lái)，軟件仿真和實(shí)現(xiàn)都得到了迅速發(fā)展。目前，利用計(jì)算機(jī)仿真 Viterbi算法，模擬在各種不同情況下卷積編碼時(shí)的譯碼性能，尋找 Viterbi算法的最佳適用信道和不同要求 (如誤碼率 )下最優(yōu)編碼。 本課題的意義 在信源編碼中，隨著數(shù)字化技術(shù) 的發(fā)展，逐步形成了使用折現(xiàn)分段近似壓擴(kuò)特性的方法，這類方法簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確，因而獲得了廣泛的應(yīng)用，并被采納為相應(yīng)的國(guó)際建議。在卷積碼中，因?yàn)?Viterbi算法效率高，速度快，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。在現(xiàn)代信息處理系統(tǒng)中，需要處理的信息量越來(lái)越大，實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高。為減少對(duì)主處理器各種資源的占用，要求通信模塊方面的大部分工作能獨(dú)立完成。因此采用 Viterbi譯碼算法具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 本課題的研究方法 本文通過(guò)基于 MATLAB的 SIMULINK下的模塊對(duì) A律和μ律碼以及卷積編碼 ，解碼進(jìn)行仿真。通過(guò)仿真可以更清楚的認(rèn)識(shí)到卷積碼的編碼，解碼的各個(gè)環(huán)節(jié)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。得出卷積碼 Viterbi譯碼的誤比特性能和回溯長(zhǎng)度，碼電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 2 率，約束長(zhǎng)度的關(guān)系。第 2 章 MATLAB 組件介紹及通信系統(tǒng)概述 3 第 2 章 MATLAB 組件介紹及 通信系統(tǒng)概述 MATLAB 與通信仿真的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 MATLAB 是由美國(guó)的 Math Works 公司推出的一種科學(xué)計(jì)算和工程仿真軟件，它的名字院子 Matrix Laboratory，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。 MATLAB 將高性能的科學(xué)計(jì)算、結(jié)果可視化和編程集中在一個(gè)易于操作的環(huán)境中，并提供大量的內(nèi) 置函數(shù)，具有強(qiáng)大的矩陣計(jì)算和繪畫功能，是用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域分析、仿真和設(shè)計(jì)工作。目前，在世界范圍內(nèi)被科研工作者、工程技術(shù)人員和院校師生廣泛應(yīng)用。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具，廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、數(shù)字控制、非線性系統(tǒng)以及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink 采用模塊化建模方式，每個(gè)