【導(dǎo)讀】通信技術(shù)的飛速發(fā)展，信道編碼已經(jīng)成功地應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。輸方式對(duì)可靠性要求的不斷提高，信道編碼技術(shù)作為抗干擾技術(shù)的一種重要的手段，在數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域和數(shù)字傳輸系統(tǒng)中顯示出越來(lái)越重要的作用。信道編碼的目的是為了改善通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。由于實(shí)際信道存在噪聲和干擾，使發(fā)送的碼字與信道傳輸后所接收的碼字之間存在差異，稱這種差異為差錯(cuò)。真，（7,4）Hamming碼對(duì)信道的仿真，通過(guò)誤碼率的曲線圖來(lái)了解信道的編碼。利用matlab的simulink模塊仿真，運(yùn)用simulink里的卷積碼viterbi譯碼器來(lái)對(duì)二進(jìn)

　　

【正文】 nd %繪制 x 和 y的關(guān)系曲線圖，縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo) semilogy(x,y)。 %保持已經(jīng)繪制的圖形 hold on 執(zhí)行此 M 文件，得到如下圖 所示的 關(guān)系曲線圖，由此圖可見(jiàn)，隨著信道信噪比的提升，維特比譯碼所得結(jié)果的誤比特率越低，信道的可信度越高，信基于 matlab 的信道編碼仿真 25 噪比在大于 2 時(shí)信道的誤碼率開(kāi)始明顯降低。 圖 譯碼器對(duì)高斯白噪聲信道的誤碼率曲線圖 卷積編碼器在二進(jìn)制對(duì)稱信道（ BSC）中的性能 二進(jìn)制對(duì)稱信道模塊的一個(gè)主要用途是用于檢驗(yàn)編碼的 糾鍺和檢錯(cuò) 性能，因?yàn)樗軌蚍奖愕亟⑿诺勒`比特率與編碼信號(hào)的誤比特率之間的關(guān)系。本節(jié)以卷積編碼為例介紹卷積編 碼器在二進(jìn)制信 道中的傳輸性能。 卷積編碼器以其優(yōu)良的糾鍺性能在移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 Is95的前向信道和反向信道都采用了卷積編碼器，這些卷積編碼器的約束長(zhǎng)度都是9，碼率等于 1/2 或 1/3。對(duì)于反向業(yè)務(wù)信道 (即從移動(dòng)臺(tái)到基站方向的信道 )，速率集 1(Rate Set1)采用碼率為 1/3 的卷積編碼器 (3 個(gè)碼生成多項(xiàng)式分別等于八進(jìn)制數(shù) 55 663 和 711)，速率集 2(Rate set 2)則采用碼率為 1/2 的卷積編碼器 (碼生成多項(xiàng)式分別等于八進(jìn)制數(shù) 753 和 561)。在本實(shí)例中我們將使用反向全速業(yè)務(wù)倍道 (數(shù)據(jù)傳輸速率等于 9600bit/s)速率集 1 的卷積編碼器。圖 所示是本實(shí)例的系統(tǒng)組成框圖。 基于 matlab 的信道編碼仿真 26 圖 仿真系統(tǒng) 各個(gè)模塊的參數(shù)設(shè)置如下各表： 表 Bernoulli Binary Generator(貝努利二進(jìn)制序列產(chǎn)生器 )的參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Bernoulli Binary Generator Probability of zero Initial seed 61 Sample time 1/9600 Framebased output Checked Samples per frame 9600 表 Convolutional Encoder(卷積碼編碼器 )的參數(shù)設(shè)置 表 Binary Symmetric Channel（二進(jìn)制對(duì)稱信道） 的參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Convolutional Encoder Trellis Poly2trellis(9,557,663,711[]) Reset On each frame 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Binary Symmetric Channel Error probability BitErrorRate 基于 matlab 的信道編碼仿真 27 表 Viterbi Decoder(維特比譯碼器 )的參數(shù)設(shè)置 表 Error Rate Calculation(誤碼率統(tǒng)計(jì)模塊 )的參數(shù)設(shè)置 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Error Rate Calculation Receive delay 0 Computation delay 0 Computation mode entire frame output data port reset port unchecked stop simulation unchecked 表 Selector(選擇模塊 )的參數(shù)設(shè)置 Initial seed 71 output error vector unchecked 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Viterbi Decoder Trellis structure poly2trellis(9, [557,663,711]) Decision type Hard decision Treceback depth 192 Operation mode Truncated 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 selector input type vector source of element indices internal elements 1 input port width 3 基于 matlab 的信道編碼仿真 28 表 Display(顯示模塊 )的參數(shù)設(shè)置 表 To Wrokspace(工作區(qū)寫入模塊 )的參數(shù)設(shè)置 整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)建造完畢。要運(yùn)行實(shí)例程序，首先 在工作區(qū)中建立一個(gè)變量BitErrorRate，并且把 它設(shè)置為所需的二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤比特率。在這個(gè)程序里我們使用了缺省的運(yùn)行時(shí)間 (10 秒 )，運(yùn)行本實(shí)例程序，顯示模塊中顯示的是譯碼后的誤比特率，問(wèn)時(shí) 在工作區(qū)中 可以看到，變量 DecodedErrorRate 是一個(gè)長(zhǎng) 度為501bit 的向量，其中每 個(gè)元素都表示一幀數(shù)據(jù)譯碼之后的誤比特率。 為了觀測(cè)二進(jìn)制對(duì)稱信道不同的誤比特率對(duì)卷積編碼器性能的影響，我們需要多次改變 BitErrorRat 的數(shù)值，然后重新運(yùn)行實(shí)例程序。 這時(shí)我們有程序： %x 表示二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤比特 率的各種取值 x=[ ]。 %y 表示卷積編碼信號(hào)的誤碼率，它的長(zhǎng)度與 x 的長(zhǎng)度相等 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 Display format short decimation 1 floating display unchecked sample time 1 參數(shù)名稱 參數(shù)值 模塊類型 To Wrokspace variable name DecodedErrorRate limit data points to last inf decimation 1 sample time 1 save format Array 基于 matlab 的信道編碼仿真 29 y=x。%對(duì) x 中的每一個(gè)元素依次執(zhí)行仿真 for i=1:length(x)%將二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤比特率設(shè)置為 x 的第 i 個(gè)元素的數(shù)值 BitErrorRate=x(i)。 %運(yùn)行仿真，仿真結(jié)果保存在向量 DecodedErrorRate sim(39。project39。)。 %計(jì)算 DecodedErrorRate 的平均值作為卷積編碼信號(hào)的誤碼率 %為了計(jì)算的準(zhǔn)確性，舍棄其中的頭 100 個(gè)元素 y(i)=mean(DecodedErrorRate)。%(101:504))。 end %繪制 x 和 y 的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線圖 semilogy(x,y)。 仿真出圖 圖 viterbi 譯碼器對(duì)二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤碼率曲線圖 從上圖 可以看到，當(dāng)二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤碼率小于 20％時(shí)，卷積編碼信號(hào)的誤碼率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二進(jìn)制對(duì)稱信道誤碼率；而當(dāng)二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤碼率大基于 matlab 的信道編碼仿真 30 于 20％時(shí)，卷積編碼信號(hào)的誤碼 率近似達(dá)到了 50％。這說(shuō)明當(dāng)信道的誤碼率高于 20％時(shí)，卷積編碼基本失去了原有的糾錯(cuò)能力。在實(shí)際應(yīng)用中，移動(dòng)通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)能夠保證信道的誤比特率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 5％。根據(jù)我們的仿真結(jié)果．當(dāng)信道的誤比特率等于 5％時(shí)，卷積編碼信號(hào)的誤碼率低于 ％．從這里可以看出．卷積編碼器具有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。 較 從上述 2個(gè)仿真中的圖 和圖 可以看出，高斯白噪聲信道中 viterbi譯碼隨著信道的信噪比提升，誤比特率越低，信道的可信度，糾錯(cuò)能力最高。而在 二進(jìn)制對(duì)稱信道中，隨著信道的誤碼率提升， viterbi 譯碼的誤比特率越高，當(dāng)二進(jìn)制對(duì)稱信道的誤碼率高到一定程度， viterbi 譯碼幾乎會(huì)失去糾錯(cuò)能力。然而在二進(jìn)制對(duì)稱信道和高斯白噪聲信道中可以看出卷積編碼 viterbi 譯碼有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。 基于 matlab 的信道編碼仿真 31 在這份畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要是對(duì)不同信道的仿真中學(xué)會(huì)一些譯碼，卷積碼和漢明碼。通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，使我加深了對(duì)卷積碼和漢明碼的理解，掌握維特比譯碼的基本思路，知道如何進(jìn)行誤碼率分析從而選者合適的信道傳輸信號(hào)，更重要的是學(xué)會(huì)了使用 Matlab 作為學(xué)習(xí)工具來(lái)對(duì)我們的通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真等操作，這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作有著重要意義。 通過(guò)參考資料，向同學(xué)請(qǐng)教，導(dǎo)師的教導(dǎo)完成了這份畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于本人的能力有限，時(shí)間也有限，這份畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)。可是在這次設(shè)計(jì)中讓我體會(huì)了 matlab 的強(qiáng)大功能和應(yīng)用，讓我了解了以后工作中會(huì)需要用到matlab，為我以后的工作鋪下了奠基石。 對(duì)過(guò)去而言，這是一次總結(jié)，對(duì)于將來(lái)，則是新的邁向更高知識(shí)階梯的又一起點(diǎn)。 基于 matlab 的信道編碼仿真 32 致謝 首先，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在指導(dǎo)老師祝老師的幫助下 順利完成。讓我在這次設(shè)計(jì)中了解到大學(xué) 4 年所沒(méi)掌握的一些知識(shí)， 使我獲益匪淺 。 使我對(duì) matlab應(yīng)用有了進(jìn)一步的結(jié)合，這里我對(duì)她 表示 最 衷心 的 感謝 。 其次，感謝張艾在這次設(shè)計(jì)中給予我的幫助，讓我順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，在此文即將完成之際，我衷心的感謝在此過(guò)程中幫助過(guò)我的每個(gè)人，在這里請(qǐng)接收我最誠(chéng)摯的謝意！由于時(shí)間倉(cāng)促、自身等原因，文章錯(cuò)誤疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)各位老師斧正。 基于 matlab 的信道編碼仿真 33 參考文獻(xiàn) [1]樊昌信等 ， 《通信原理（第四版）》 國(guó)防工業(yè)出版社 [2]王立寧等 ， 《 MATLAB與通信仿真》 人民郵電出版社 [3]吳偉陵 ， 《信息處理與編碼》 北京郵電大學(xué)出版社 [4] 劉玉君 ， 信道編碼 [M]. 河南科學(xué)技術(shù)出版社， [5] 王秉鈞，馮玉珉，田寶玉 .通信原理 [M]. 清華大學(xué)出版社 [6] 王新梅，肖國(guó)鎮(zhèn) .糾錯(cuò)碼［ M］ . 西安電子科技大學(xué)出版社 [7] 鄧華 .MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解 [M]. 人民郵電出版社 [8] 劉寶琴，張芳蘭，田立生 . 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