【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體、多維矩陣、對(duì)象與類(lèi)等，使其成為一種更方便編程的語(yǔ)言。1999年初推出的MATLAB MATLAB語(yǔ)言的功能。2022年10月底推出了其全新的 (Release 12)，在核心數(shù)值算法、接口差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真設(shè)計(jì)、外部接口、應(yīng)用桌面等諸多方面有了極大的改進(jìn)。雖然MATLAB 語(yǔ)言是計(jì)算數(shù)學(xué)專(zhuān)家倡導(dǎo)并開(kāi)發(fā)的，但其普及和發(fā)展離不開(kāi)自動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)W者的貢獻(xiàn)。甚至可以說(shuō)，MATLAB語(yǔ)言是自動(dòng)控制領(lǐng)域?qū)W者和工程技術(shù)人員捧紅的，因?yàn)樵?MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展進(jìn)程中，許多有代表性的成就和控制界的要求與貢獻(xiàn)是分不開(kāi)的。迄今為止，大多數(shù)工具箱也都是控制方面的。MATLAB具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、方便實(shí)用的繪圖功能及語(yǔ)言的高度集成性，它在其它科學(xué)與工程領(lǐng)域的應(yīng)用也是越來(lái)越廣，并且有著更廣闊的應(yīng)用前景和無(wú)窮無(wú)盡的潛能。子曰：“ 工欲善其事，必先利其器 ”。如果有一種十分有效的工具能解決在教學(xué)與研究中遇到的問(wèn)題，那么MATLAB語(yǔ)言正是這樣的一種工具。它可以將使用者從繁瑣、無(wú)謂的底層編程中解放出來(lái)，MATLAB已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個(gè)“ 矩陣實(shí)驗(yàn)室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言了,有人稱(chēng)它為“第四代”計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，它在國(guó)內(nèi)外高校和研究部門(mén)正扮演著重要的角色。MATLAB 語(yǔ)言的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，不斷適應(yīng)新的要求提出新的解決方法?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在科學(xué)運(yùn)算、自動(dòng)控制與科學(xué)繪圖領(lǐng)域MATLAB 語(yǔ)言將長(zhǎng)期保持其獨(dú)一無(wú)二的地位。 Matlab 的程序設(shè)計(jì) .M文件簡(jiǎn)介Matlab除了如前所述的在命令窗口進(jìn)行的直接交互的指令操作方式外，另外一種更為重要的工作方式就是m檔的編程工作方式 [12]。M 檔有兩種形式，一種是腳本檔(Script File)，另一種是函數(shù)文件(Function File)。m 文件的擴(kuò)展名為\.m 。m 檔可以通過(guò)任何純文本編輯器進(jìn)行編輯，Matlab 中也有自帶的文本編輯器，使用edit 命令即可開(kāi)啟。 程控流語(yǔ)句任何計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，只要存在順序結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)以及分支結(jié)構(gòu)，就可以完成任何程序功能。在Matlab 中也有這三種基本的程序結(jié)構(gòu)。但是，值得注意的是，由于Matlab語(yǔ)言矩陣計(jì)算功能十分強(qiáng)大，常常僅僅使用順序結(jié)構(gòu)藉以矩陣的邏輯運(yùn)算就可以完成計(jì)算任務(wù)，由于循環(huán)結(jié)構(gòu)和分支結(jié)構(gòu)在Matlab語(yǔ)言中的運(yùn)行速度相對(duì)較慢，所以在算法優(yōu)化的編程中應(yīng)當(dāng)盡可能避免使用，而代之以矩陣運(yùn)算，從而提高程序差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真運(yùn)行速度(通常可以提高數(shù)十倍到百倍)，簡(jiǎn)化程序代碼，而使得程序代碼更加接近于數(shù)學(xué)上的表達(dá)。當(dāng)然，矩陣編程的編程方法需要讀者更多的關(guān)于線性代數(shù)和矩陣數(shù)學(xué)的知識(shí)和思維方式?？傊?，Matlab是一種非常完美易用的超高級(jí)矩陣編程語(yǔ)言 [13]。這里只介紹本次編程中用到的編程結(jié)構(gòu)。 (1).順序結(jié)構(gòu) 在順序結(jié)構(gòu)中，Matlab 語(yǔ)句是按照書(shū)寫(xiě)的前后順序來(lái)執(zhí)行的。這是Matlab 最常用的程序結(jié)構(gòu)，也是執(zhí)行效率最高的程序結(jié)構(gòu)。 (2).循環(huán)結(jié)構(gòu) for for...end語(yǔ)句適合于循環(huán)次數(shù)確定的情況，將循環(huán)變量的初值，判別和變化放在循環(huán)開(kāi)頭。利用help for或doc for可以獲得關(guān)于該語(yǔ)句的使用手冊(cè)。 for...end語(yǔ)句的調(diào)用形式是:1 for v=表達(dá)式2 語(yǔ)句1。3 ....4 語(yǔ)句n。5 end (3). 條件分支結(jié)構(gòu) ifif 分支結(jié)構(gòu)的一般形式是:if 表達(dá)式語(yǔ)句段1。else語(yǔ)句段End差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真4 差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲差錯(cuò)控制編碼的基本實(shí)現(xiàn)方法 [14]是在發(fā)送端將被傳輸?shù)男畔⒏缴弦恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)（約束）。接收端按照既定的規(guī)則校驗(yàn)信息碼元與監(jiān)督碼元 [15]之間的關(guān)系，一旦傳輸發(fā)生差錯(cuò)，則信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系就受到破壞，從而接收端可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤乃至糾正錯(cuò)誤 [16]。下面我將分四種情況對(duì)差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的問(wèn)題進(jìn)行研究和討論。 無(wú)噪聲無(wú)編碼在無(wú)噪聲無(wú)編碼情況下，應(yīng)該是沒(méi)有誤碼出現(xiàn)的，下面運(yùn)行程序一驗(yàn)證結(jié)果是否正確。（程序見(jiàn)附錄）程序一設(shè)計(jì)思路：首先產(chǎn)生一信息序列，將信息序列改為波形singl，畫(huà)出singl的波形，然后對(duì)singl進(jìn)行采樣、判決，最后將判決結(jié)果result( 序列)改為波形out ，并畫(huà)出out波形，計(jì)算誤碼率。運(yùn)行程序一得到的結(jié)果和波形如下圖所示：圖41 無(wú)噪聲無(wú)編碼時(shí)的仿真由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形可知：在無(wú)噪聲無(wú)編碼情況下，發(fā)送信號(hào)1010110010，接收到的信號(hào)也是1010110010，沒(méi)有誤碼出現(xiàn)。errorrate =，誤碼差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真率為0。 無(wú)噪聲有編碼，在無(wú)噪聲無(wú)編碼情況下，沒(méi)有誤碼出現(xiàn)，所以在無(wú)噪聲有編碼情況下，就更不應(yīng)該有誤碼了。下面運(yùn)行程序二看結(jié)果是否正確。程序二設(shè)計(jì)思路：首先產(chǎn)生一信息序列，將信息序列改為波形singl，畫(huà)出singl的波形，然后對(duì)信息序列進(jìn)行編碼，將編碼結(jié)果改為波形codesingl，畫(huà)出codesingl的波形，對(duì)codesingl 進(jìn)行采樣、判決，最后將判決結(jié)果進(jìn)行譯碼，將譯碼結(jié)果改為波形out，并畫(huà)出out波形，計(jì)算誤碼率。運(yùn)行程序二得到的結(jié)果和波形：圖42 無(wú)噪聲有編碼時(shí)的仿真由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形：在無(wú)噪聲有編碼情況下，發(fā)送信號(hào)1010110010，接收到的信號(hào)也是1010110010，沒(méi)有誤碼出現(xiàn)。errorrate=，誤碼率為0。 有噪聲無(wú)編碼我們知道，誤碼是由噪聲產(chǎn)生的。那么在有噪聲情況下，就應(yīng)該有誤碼出現(xiàn)。下面運(yùn)行程序三看結(jié)果是不是正確。程序三設(shè)計(jì)思路：首先產(chǎn)生一信息序列，將信息序列改為波形singl，畫(huà)出singl差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真的波形，然后把噪聲加入信號(hào)當(dāng)中，畫(huà)出加入噪聲后的信號(hào)波形noisesingl，再對(duì)noisesingl進(jìn)行采樣、判決，將判決結(jié)果改為輸出波形，計(jì)算誤碼率，對(duì)比沒(méi)有加入噪聲時(shí)的誤碼率并得出結(jié)論。運(yùn)行程序三得到的結(jié)果和波形：圖43 有噪聲無(wú)編碼時(shí)的仿真，errorrate =。由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形，我們看出：在有噪聲，無(wú)編碼情況下，發(fā)送信號(hào)0101011111，接收到的信號(hào)是1111011111，有誤碼出現(xiàn)。 有噪聲有編碼 有噪聲有 hamming(7,4)碼有噪聲時(shí)，就有可能會(huì)引起誤碼產(chǎn)生，而hamming(7,4)編碼在理論上應(yīng)該可以很好的降低誤碼率，下面我們就通過(guò)運(yùn)行程序四來(lái)驗(yàn)證是不是這樣。程序四設(shè)計(jì)思路：首先產(chǎn)生一信息序列，將信息序列改為波形singl，畫(huà)出singl的波形，把噪聲加入信號(hào)當(dāng)中，畫(huà)出加入噪聲后的信號(hào)波形noisesingl，然后加入“7，4漢明”編碼，畫(huà)出噪聲幅度為 、有“7，4漢明” 編碼時(shí)的輸出波形，并計(jì)算誤碼率。差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真圖44 由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形知：在有噪聲無(wú)編碼情況下，發(fā)送信號(hào)0110011110，接收到的信號(hào)是0110101010，有誤碼出現(xiàn)；在有噪聲有hamming(7,4)編碼情況下，發(fā)送信號(hào)0110011110，接收到的信號(hào)是0110011010，誤碼減少。這就說(shuō)明hamming(7,4)編碼可以有效降低誤碼率。，看程序的運(yùn)行結(jié)果和波形：圖45 沒(méi)有編碼情況下的誤碼率：errorrate =，有hamming(7,4)編碼情況下的誤碼率：errorrate1 =。由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形：當(dāng)噪聲幅度增加到一定程度時(shí)，hamming(7,4)編碼并不能很好的解決誤碼問(wèn)題。hamming(7,4)編碼是一個(gè)可以糾正單個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的編碼，當(dāng)噪聲幅度增加到一定程度時(shí)，隨著誤碼數(shù)的增加，差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真hamming(7,4)編碼就不太適用了，那么當(dāng)噪聲幅度增加時(shí)，我們?cè)撌褂檬裁礃拥木幋a呢？ 有噪聲有 BCH(7,4)編碼當(dāng)BCH也采用（ 7，4）編碼時(shí)，它的功能應(yīng)該和 hamming(7,4)編碼差不多，因?yàn)樗鼈兌际侵荒芗m正單個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的編碼。程序五、六的設(shè)計(jì)思路與程序四十分相似，只需要將hamming碼換成BCH碼，并作一些適當(dāng)?shù)男薷木涂梢粤恕＿\(yùn)行程序五得到的結(jié)果和波形：圖46 （7,4）碼的仿真，沒(méi)有編碼情況下的誤碼率：errorrate =，有BCH(7,4)編碼情況下的誤碼率：errorrate1 =。由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形可得：BCH（7，4）編碼，它的功能和hamming(7,4)編碼差不多。 有噪聲有 BCH(15,5)編碼我們知道BCH(15,5)編碼是可以糾正3個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤的編碼，那么它能不能更好的降低誤碼率呢？運(yùn)行程序六得到的結(jié)果和波形：差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真圖47 （15,5）碼的仿真，沒(méi)有編碼情況下的誤碼率：errorrate =，有BCH(15,5 ）編碼情況下的誤碼率：errorrate1 =。由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形得：在有噪聲，無(wú)編碼情況下，發(fā)送信號(hào)1010011101，接收到的信號(hào)是1110010101，有誤碼出現(xiàn)；在有噪聲，有BCH(15,5) 編碼情況下，發(fā)送信號(hào)1010011101，接收到的信號(hào)是1010010101，誤碼減少。這就說(shuō)明BCH(15,5)編碼可以有效降低誤碼率。，看程序的運(yùn)行結(jié)果和波形：圖48 （15,5）碼的仿真差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真沒(méi)有編碼情況下的誤碼率：errorrate =；有BCH(15,5）編碼情況下的誤碼率：errorrate1 =。由程序的運(yùn)行結(jié)果和波形，我們看出:盡管在噪聲幅度為 ，經(jīng)過(guò)BCH(15,5），但和 hamming(7,4)編碼相比，它更好的降低了誤碼率。當(dāng)然它是以增加冗余度為代價(jià)換來(lái)的。所以我們要在不同的情況下，選擇不同的編碼方式，才能最好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。結(jié)論：通過(guò)對(duì)有無(wú)噪聲，有無(wú)編碼4種情況的仿真，可以看出誤碼主要是由噪聲引起的，而使用差錯(cuò)控制編碼可以有效的降低誤碼率 [17]。下面是對(duì)不同噪聲強(qiáng)度情況下的誤碼率仿真統(tǒng)計(jì)：表2 不同噪聲幅度下有無(wú)編碼時(shí)的誤碼率有 BCH編碼噪聲幅度 無(wú)編碼 有Hamming編碼(7,4) (15,5) 1 數(shù)據(jù)來(lái)源： MATLAB 仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用由上表可以看出在噪聲強(qiáng)度比較低時(shí)，差錯(cuò)控制編碼可以很明顯的降低誤碼率，但是在噪聲強(qiáng)度比較高時(shí)，只靠單純的差錯(cuò)控制編碼不能很好的解決問(wèn)題，此時(shí)就應(yīng)該采取一些其它的措施，例如合理地選擇調(diào)制制度，調(diào)制方法，以及提高發(fā)送功率等措施。當(dāng)Hamming碼和BCH碼都使用（7，4）編碼時(shí)，它們的糾錯(cuò)能力差不多，因?yàn)樗鼈兌贾荒芗m正單個(gè)的隨機(jī)錯(cuò)誤，而當(dāng)BCH碼使用（15，5）編碼時(shí)，由于它可以糾正3個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤，所以大大提高了編碼效率，不過(guò)是以增加冗余度為代價(jià)的。 差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真結(jié)束語(yǔ)通過(guò)半個(gè)學(xué)期的努力，終于在6月初完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間得到了來(lái)自老師和同學(xué)的大力幫助，鍛煉了我獨(dú)自完成一件事的能力，提高了自我約束力，為走上工作崗位起到了橋梁作用。由于自己對(duì)Matlab 編程不熟悉，這給我的畢業(yè)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的麻煩，不過(guò)最后還是在老師和同學(xué)的幫忙下，讓我找到了對(duì)Matlab 編程的一些思路。“ 差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲” 對(duì)于老師來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)老題目，但對(duì)我來(lái)說(shuō)還是很新鮮，盡管以前學(xué)過(guò)差錯(cuò)控制編碼的原理知識(shí)，但用仿真的方法對(duì)差錯(cuò)控制編碼進(jìn)行校驗(yàn)還是第一次，這不僅加深了我最對(duì)差錯(cuò)控制編碼理論的認(rèn)識(shí)和理解，也使我懂得了如何對(duì)一個(gè)理論進(jìn)行自己的研究或驗(yàn)證。差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真致 謝經(jīng)歷了一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這段時(shí)間里，它不僅僅使我學(xué)到了寶貴的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更重要的是它使我學(xué)到了怎樣去獨(dú)立思考問(wèn)題，解決問(wèn)題，大大提高了我自己的動(dòng)手能力和操作能力，為我今后的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文從選題的確定，論文的寫(xiě)作、修改到最后定稿得到了我的指導(dǎo)老師 的悉心指導(dǎo)。特別是她多次詢(xún)問(wèn)寫(xiě)作進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓思路，精心點(diǎn)撥，熱忱鼓勵(lì)。她嚴(yán)肅的教學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)深深地感染和激勵(lì)著我。在此，謹(jǐn)向 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者，謝謝！在這次編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告中，由于時(shí)間的緊促和編寫(xiě)者的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的有限，再加上我們?nèi)鄙賹?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)使得所寫(xiě)的畢業(yè)論文的知識(shí)覆蓋面有很大的局限性，而且報(bào)告中難免有很多不妥之處，所以我懇請(qǐng)各位指導(dǎo)老師能夠給予批評(píng)指正。 差錯(cuò)控制編碼解決加性噪聲的仿真參考文獻(xiàn)[1]樊昌信. 通信原理[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2022， 1100 [2]張賢達(dá)，通信信號(hào)處理[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2022，5200[3]李斯偉，雷新生. 數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M]. 北京：人民郵電出版社，2022，100150[4]曹志剛，錢(qián)亞生. 現(xiàn)代通信原理[M] . 北京: 清華大學(xué)出版社，1992，1200[5]樂(lè)光新. 數(shù)據(jù)通信原理[M] . 北京: 人民郵電出版社，1988，80130[6]郭梯云. 數(shù)據(jù)傳輸[M]. 北京 :人民郵電出版社，1998，5070[7]張輝，曹麗娜. 現(xiàn)代通信原理與技術(shù)[M] . 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 1999，40100[8]王新梅. 糾錯(cuò)碼原理與方法 [M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，