【導(dǎo)讀】能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。信號(hào)在物理信道中傳輸時(shí)，線路本身電器特性造成的隨。強(qiáng)電流磁場(chǎng)的變化、電源的波動(dòng)等)都會(huì)造成信號(hào)的失真。(論文)的主要內(nèi)容：.應(yīng)用Matlab語言編制相應(yīng)模塊的函數(shù)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析；.5000字英文翻譯；.撰寫畢業(yè)論文。具、理解題目、開題報(bào)告[3周，2020年12月20日前]。確定詳細(xì)方案[2周，2020年2月20日前]。仿真系統(tǒng)圖、初步仿真結(jié)果、中期報(bào)告、英。文文獻(xiàn)翻譯[4周，2020年3月18日]。處理仿真問題，完成參數(shù)設(shè)置[5周，2020年4. [1周，2020年5月20日前]。完成論文[10周，2020年5月28日前]。2帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)不一致而出現(xiàn)差錯(cuò)。碼方法對(duì)傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。編碼是通信系統(tǒng)中采用的一種差錯(cuò)控制措施。行特定編碼，在監(jiān)督碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)且約束。以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤乃至糾正錯(cuò)誤。

　　

【正文】 單擊和拖拉方式，它與用微分方程和差分方程建模的傳統(tǒng)仿真 軟件包相比，具有更直觀、更方便、更靈活的優(yōu)點(diǎn)。不但實(shí)現(xiàn)了可視化的動(dòng)態(tài)仿真，也實(shí)現(xiàn)了與 Matlab、 C 或者 Fortran 語言，甚至和硬件之間的數(shù)據(jù)傳遞，大大擴(kuò)展了它的功能 [14]。 模塊 在這里我主要介紹在本仿真工程中將會(huì)使用到的模塊。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 a. Mux 混路器 。 將多路信號(hào)依照向量的形式混合成一路信號(hào)。例如，可以將要觀察的多路信號(hào)合并成一路，連接到示波器上顯示，這樣就可以將這些信號(hào)同時(shí)顯示出來。 b. Demux 分路器 。 將混路器組成的信號(hào)依照原來的構(gòu)成方法分解成多路。 c. Display 數(shù)字顯示器 。 將輸入信號(hào)用數(shù)字形式顯示出來。 d. Bernoulli Binary Generator 伯努利隨機(jī)碼發(fā)生器 。 伯努利二進(jìn)制的發(fā)生器使用伯努利分布生成隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)，發(fā)生器會(huì)隨機(jī)的產(chǎn)生 0 到 1 之間的任何實(shí)數(shù)，其間設(shè)置概率 P，則剩余的概率生成（ 1P），由此以來隨機(jī)產(chǎn)生的實(shí)數(shù)都可以生為二進(jìn)制數(shù)的 0 和 1，分別對(duì)應(yīng)概率 P 和（ 1P），其中 P= 為模塊默認(rèn)設(shè)置參數(shù)。 e. Binary Cyclic Encoder二進(jìn)制循環(huán)碼編碼器 。 用于將伯努利二進(jìn)制發(fā)生器產(chǎn)生的碼 元進(jìn)行線性循環(huán)編碼以通過模擬信道。 f. Binary Symmetric Channel二進(jìn)制均衡信道 。 用來模擬信息傳輸?shù)耐ǖ?。在?shí)際傳輸過程中由于各種原因而產(chǎn)生噪聲干擾，在這里模擬信道會(huì)自我生成固有的持續(xù)性的熱噪聲，其中可以設(shè)置在模擬信道傳輸時(shí)的差錯(cuò)概率。 g. Binary Cyclic Decoder二進(jìn)制循環(huán)碼解碼器 。 將通過模擬均衡信道的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解碼。 h. Error Rate Calculation誤碼率計(jì)算器 。 其運(yùn)算是比較接收的數(shù)據(jù)跟輸出的數(shù)據(jù) ， 它是一個(gè)實(shí)時(shí)流動(dòng)統(tǒng) 計(jì) ， 以這種方式來計(jì)算其中誤碼率 。 通過對(duì)出現(xiàn)同位相異的碼字總數(shù)的統(tǒng)計(jì)作為分子 ， 分母則是通過的碼元數(shù)據(jù)元素的總數(shù) ，其中它不考慮輸入元素之間的差異幅度。如果輸入的是位數(shù) ， 則計(jì)算出來的是誤碼率 ， 如果輸入的是符號(hào) ， 則計(jì)算出來的是符號(hào)差錯(cuò)率。 i. Binary Linear Encoder 二進(jìn)制線性編碼器 。 用于將伯努利二進(jìn)制發(fā)生器產(chǎn)生的碼元進(jìn)行線性循環(huán)編碼以通過模擬信道。 其使用點(diǎn)陣式產(chǎn)生器產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)位的線區(qū)段編碼。 j. Binary Linear Decoder二進(jìn)制線性解碼器 。 將通過模擬均衡信道 的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解碼。 k. To Workspaces 工作空間寫入器 。 可以將系統(tǒng)的仿真結(jié)果、系統(tǒng)仿真時(shí)刻、系統(tǒng)中的狀態(tài)或指定的信號(hào)輸出到 MATLAB 的工作空間中，以便進(jìn)行定量分析。該模塊可以保存任何實(shí)數(shù)或復(fù)數(shù)類型的數(shù)據(jù)到 MATLAB 工作空間。 4 基于 Matlab 差錯(cuò)控制技術(shù)仿真及結(jié)果分析 16 4 基于 Matlab 差錯(cuò)控制技術(shù)仿真及結(jié)果分析 線性分組碼差錯(cuò)控制仿真 線性分組碼仿真步驟 在實(shí)現(xiàn)線性分組碼差錯(cuò)控制編碼技術(shù)仿真時(shí)，其可以分為以下幾個(gè)大步驟 ： a. 產(chǎn)生 二進(jìn)制碼元 ； b. 進(jìn)行線性分組編碼 ； c. 經(jīng)過模擬信道 ； d. 進(jìn)行譯碼； e. 進(jìn)行對(duì)原碼與 經(jīng)過模擬信道的 碼進(jìn)行差錯(cuò)率運(yùn)算； f. 得到線性碼的信號(hào)誤碼率與信道差錯(cuò)率之間的曲線圖，仿真完成 并對(duì)得到了結(jié)果進(jìn)行分析。 線性分組碼差錯(cuò)控制仿真系統(tǒng)模型 線性碼差錯(cuò)控制編碼技術(shù)的仿真框圖由 信號(hào)發(fā)生器，線性編碼器，模擬信道，線性解碼器，差錯(cuò)率運(yùn)算器，結(jié)果顯示器這六大模塊組成，除此以外還有運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊，在建模時(shí)，此模塊屬于附加模塊。下面對(duì)這七個(gè)模塊功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹： 信號(hào)發(fā)生器模塊：用來產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制碼元。 線性 編碼器模塊：將產(chǎn)生的隨機(jī)二進(jìn)制碼元進(jìn)行線性分組編碼，即差錯(cuò)控制編碼。 模擬信道模塊：用來模擬信號(hào)傳輸通道，為二進(jìn)制均衡信道，其中生成可控噪聲干擾。 線性解碼器模塊：將經(jīng)過模擬信道的信號(hào)進(jìn)行相干解碼。 差錯(cuò)率運(yùn)算器模塊：將未進(jìn)過差錯(cuò)控制編碼和經(jīng)過差錯(cuò)控制編碼的信號(hào)進(jìn)行碼字差錯(cuò)運(yùn)算，經(jīng)過計(jì)算得到其實(shí)時(shí)傳輸誤碼率。 運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)模塊：在數(shù)學(xué)建模中，此模塊是可以無需存在的，故此我用虛線箭頭來繪制，在 Simulink 仿真中，最終得到的仿真結(jié)果是以 Display 模塊進(jìn)行數(shù)字顯示的，而為了方便觀看結(jié)果，我將最終仿真結(jié)果以 曲線圖直觀的表示出來。而在此期間需要調(diào)用 M 函數(shù)，所以需要將運(yùn)算結(jié)果提前存儲(chǔ)起來以供后用。 結(jié)果顯示器模塊：顯示仿真結(jié)果。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 實(shí)現(xiàn)線性碼差錯(cuò)控制編碼技術(shù)的仿真系統(tǒng)程圖見附錄 1。 線性分組碼仿真流程及結(jié)果分析 基于 Simulink 平臺(tái)的系統(tǒng)仿真的步驟（此處進(jìn)行仿真步驟述說后將在“ 循環(huán)碼差錯(cuò)控制仿真”中不再說明。）為： a. 建立數(shù)學(xué)模型 。 根據(jù)通信系統(tǒng)的基本原理，將整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化到源系統(tǒng)，確定總的系統(tǒng)功能，并將各部分功能模塊化，找出各部分之間的關(guān)系，畫出系統(tǒng)流程框圖模型 ； b. 仿真系統(tǒng) 。 根據(jù)建立的模型，從 Simulink 通信模型庫的各個(gè)子庫中，將所需要的單元功能模塊拷貝到 Untitled 窗口，按系統(tǒng)流程框圖模型連接，組建要仿真的通信系統(tǒng)模型 ； c. 設(shè)置、調(diào)整參數(shù) 。 參數(shù)設(shè)置包括運(yùn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置（如系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間、采樣速率等）和功能模塊運(yùn)行參數(shù)設(shè)置 ； d. 運(yùn)行且分析結(jié)果 。 保存且運(yùn)行仿真，得到仿真數(shù)據(jù)及波形，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。 其中步驟 a 已在之前完成，故現(xiàn)在需要根據(jù)已建立好的仿真流程框圖在Simulink 模塊庫中選取相應(yīng)的模塊進(jìn)行 Simulink 建模，完成建模 。 線性分組碼差錯(cuò)控制仿真系統(tǒng)如圖 所示 。 圖 線性分組碼差錯(cuò)控制仿真系統(tǒng) 由于伯努利隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器 [15]的產(chǎn)生信號(hào)是以概率來執(zhí)行的，則所生成的西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 隨機(jī)數(shù)均在 0 到 1 之間，而二進(jìn)制數(shù)中碼字非“ 0”即“ 1”所以在這里出現(xiàn)零的概率設(shè)置為 。伯努利二進(jìn)制信號(hào)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 伯努利二進(jìn)制信號(hào)發(fā)生器參數(shù) 二進(jìn)制線性編碼器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 二進(jìn)制線性編碼器參數(shù) 均衡信道的傳輸環(huán)境設(shè)置為差錯(cuò)率 5%。二進(jìn)制均衡信道參數(shù)設(shè)置如圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 所示 。 圖 二進(jìn)制均衡信道參數(shù) 二進(jìn)制線性解碼器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 二進(jìn)制線性解碼器參數(shù) 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 誤碼率計(jì)算器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 誤碼率計(jì)算器參數(shù) 運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)器參數(shù) 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 結(jié)果顯示器中 Decimation 參數(shù)設(shè)置為 1，則顯示器是按時(shí)間的步驟來顯示。 Sample time 設(shè)置為 1，則決定了顯示器忽略采樣間隔時(shí)間。結(jié)果顯示器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 結(jié)果顯示器參數(shù) Start time 和 Stop time 設(shè)置仿真的起始和停止時(shí)間，單位是秒。而這里的時(shí)間概念與真實(shí)的時(shí)間并不一樣，在設(shè)置時(shí)與實(shí)際的運(yùn)行時(shí)間和計(jì)算機(jī)的性能、模型的復(fù)雜程度、解法、步長、誤差要求等等因素都有關(guān)。在本仿真中我設(shè)置的 Start time 為 0， Stop time 為 10000。 在 Simulink 仿真參數(shù)設(shè)定時(shí) .可變步長有： a. ode45: Rung－ Kutta 和 Dormand－ Prince 組合算法。對(duì)大多仿真模型來說，首先使用 ode45 是最佳選擇。 b. ode23:是 博加茨基 和沙派恩算法相結(jié)合的算法，在容許誤差和計(jì)算略帶剛性問題方面，該算法比 ode45 好 。 c. ode113: Adams－ Bashforth－ Moulton PECE 算法，在誤差要求很嚴(yán)時(shí)， ode114 算法較 ode45 更合 適。是一種多步算法。 d. ode15s:可變階數(shù)的 NDFs 算法，相對(duì) BDFs 算法較好。是多步算法，剛性問題 ode45 不行時(shí)，可以試試這種算法。 e. ode23s:改進(jìn)的二價(jià) Rosenbrock 算法。容許誤差較大時(shí)， ode23s 比 ode15好，所以在解一類待剛性問題時(shí)， ode15s 不行，可以用此法試試。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 f. ode23t:自由內(nèi)插方法的梯形算法，對(duì)剛性、又要求解沒有數(shù)值衰減時(shí)，可以用此法 。 g. ode23tb:采用 T RBDF2 算法，在龍－庫第一階段用梯形法，第二階段 用二階 BDF 算法。結(jié)構(gòu)上，兩個(gè)階段估計(jì)使用的是同一矩陣。容差比較大時(shí)， ode23tb 和 ode23t 都比 ode15s 好。 h. Discrete:處理離散系統(tǒng)算法。 固定步長算法 有 ： a. ode5: DP 算法，也就是固定步長的 ode45。 b. ode4:四價(jià)龍－庫法 。 c. ode3: Bogacki－ Shampine 算法。 d. ode2:改進(jìn)的歐拉算法 。 e. ode1:歐拉算法（ Euler)。 f. Discrete:不含積分的固定 步長解法。 目前沒有一種對(duì)所有的模型都有效的方法，在做 Simulink 仿真時(shí)要根據(jù)各種模型的特點(diǎn)，各種數(shù)值積分方法的特點(diǎn)和范圍，選擇正確的算法而在本仿真研究中我選擇 ode45 步長算法。 Ode45 特別適用于仿真線性化程度高的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)模型主要有傳遞函數(shù)，狀態(tài)空間，零極點(diǎn)，增益等標(biāo)準(zhǔn)功能模塊構(gòu)成，由于期算法速度較快，所以仿真時(shí)一般把其作為默認(rèn)算法。 解法器參數(shù)設(shè)置如圖 所示 。 圖 解法器參數(shù) 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 設(shè)置仿真參數(shù)和選擇解法器之后，就可以啟動(dòng)仿真而運(yùn)行。選擇 Simulink菜單下的 start 選項(xiàng)來啟動(dòng)仿 真，如果模型中有些參數(shù)沒有定義，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息提示框。如果一切設(shè)置無誤，則開始仿真運(yùn)行。 在仿真結(jié)束后仿真結(jié)果信號(hào)輸入到“ To Workspace”模塊中，即保存到Matlab 工作空間里。 為了得到直觀性的誤碼率曲線圖，即循環(huán)碼仿真系統(tǒng)信號(hào)誤碼率與信道差錯(cuò)概率之間的曲線圖，在接下來則需要編寫一個(gè) M 文件對(duì)上面的循環(huán)碼仿真模型進(jìn)行仿真即可得到誤碼率曲線圖，其中 M 文件程序見附錄 3。在仿真之前必須將二進(jìn)制均衡信道的信道差錯(cuò)率 該為一個(gè)變量，在這里我設(shè)置變量 errB。其 M 文件語言命令運(yùn)行如圖 所示 。 圖 M 文件語言命令 保存且執(zhí)行后得到二進(jìn)制均衡信道的差錯(cuò)概率與經(jīng)過差錯(cuò)控制后仿真系統(tǒng)的誤碼率坐標(biāo)曲線圖。 通過對(duì)普通線性碼信道差錯(cuò)控制編碼條件下的誤碼率與二進(jìn)制均衡信道的差錯(cuò)概率之間的關(guān)系比較可以看出，當(dāng)差錯(cuò)概率為 時(shí)（默認(rèn)未經(jīng)過差錯(cuò)控制循環(huán)編碼的誤碼率為 ，且忽略量化時(shí)所產(chǎn)生誤差。）而經(jīng)過差錯(cuò)控制編碼后，誤碼率僅為 。因此，采用了普通線性編碼差錯(cuò)控制后，系統(tǒng)的碼誤碼率得到了明顯的改善，其誤碼率明顯下降。 誤碼率曲線圖西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 如 圖 所示 。 圖 線性分組碼差錯(cuò)控制誤碼率曲線圖 循環(huán)碼差錯(cuò)控制仿真 循環(huán)碼仿真步驟 在完成了線性分組碼差錯(cuò)控制編碼仿真后，接下來便要來做循環(huán)碼差錯(cuò)控制編碼仿真，同樣的 在實(shí)現(xiàn)循環(huán)碼差錯(cuò)控制編碼技術(shù)仿真上可以分為以下幾個(gè)大步驟： a. 產(chǎn)生二進(jìn)制碼元； b. 對(duì)其進(jìn)行 循環(huán)碼編碼 ； c. 經(jīng)過模擬信道 ； d. 進(jìn)行譯碼； e. 進(jìn)行對(duì)原碼與 經(jīng)過模擬信道信息 碼進(jìn)行差錯(cuò)率 .檢錯(cuò)等運(yùn)算； f. 得到線性碼的信號(hào)誤碼率與信道差錯(cuò)率之間 的曲線圖，仿真完成。 循環(huán)碼差錯(cuò)控制仿真系統(tǒng)模型 在這里也 將 會(huì)簡(jiǎn)單的介紹下循環(huán)碼差錯(cuò)控制編碼技術(shù)的仿真系統(tǒng)框圖的組成。同線性碼差錯(cuò)控制編碼系統(tǒng)框圖相似。 信號(hào)發(fā)生器，循環(huán)碼編碼器，模擬信道，循環(huán)碼解碼器，差錯(cuò)率運(yùn)算器，再加上運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)器共同組成了系統(tǒng)框圖。下面對(duì)這七個(gè)模塊功能進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹： 信號(hào)發(fā)生器模塊：用來產(chǎn)生隨機(jī)二進(jìn)制碼元。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 循環(huán)碼編碼器模塊：將產(chǎn)生的隨機(jī)二進(jìn)制碼元進(jìn)行線性循環(huán)編碼，即差錯(cuò)控制編碼。 模擬信道模塊：用來模擬信號(hào)傳輸通道，為二進(jìn)制均衡信道，其中生成可控噪聲干擾。 循環(huán)碼相干解碼 器模塊：