【導(dǎo)讀】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。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。糾錯(cuò)編碼理論研究的不斷深入，卷積碼的實(shí)際應(yīng)用越來越廣泛。了卷積碼的編碼原理和譯碼原理。并在SIMULINK模塊設(shè)計(jì)中，完成了對卷積碼的。最后，通過在仿真過程中分別。經(jīng)過仿真和實(shí)測，并對測試結(jié)果作了分析。得出了以下三個(gè)結(jié)論：。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?；厮蓍L度也會不同程度上地影響誤碼性能。

　　

【正文】 示，以產(chǎn)生簡單的 15 位二進(jìn)制隨機(jī)碼，也將Viterbi Decoder 的 Trceback depth 值改為 5。將 To Workspace1 模塊和 To Workspace 模塊的變量名分別設(shè)置為 pdata 和 data。 表 51 簡化譯碼模塊的 Bernoulli Binary Generator 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 5 Sample time 10 Framebased output Checked Samples per frame 5 運(yùn)行仿真 ( )，在 matlab 的命令窗口中輸入 pdata 和 data 分別得到相應(yīng)的二進(jìn)制序列。對所得序列分別截圖，可得如圖 58所示 結(jié)果?？梢?，譯碼器能第 5 章 卷 積碼的仿真 27 夠正確進(jìn)行譯碼，所設(shè)計(jì)簡化譯碼器正確，因而，從理論上可推導(dǎo)，原設(shè)計(jì)正確。 圖 58 簡化譯碼器仿真結(jié)果 通過對 文件進(jìn)行仿真，證明設(shè)計(jì)正確，但因所得二進(jìn)制碼太多，此處便不進(jìn)行截圖證明。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 28 第 6 章 卷積碼譯碼器的誤碼率分析 信噪比與誤碼率的關(guān)系 編制 M文件 ，使 在不同的信噪比條件下重復(fù)執(zhí)行前面建立的項(xiàng)目 。然后繪制信道的信噪比與編碼信號誤比特率之間的關(guān)系曲線圖。 M文件代碼如下： %x表示信噪比 x=10:5。 %y表示信號的誤比特率 y=x。 %準(zhǔn)備一個(gè)空白圖形 hold off。 %重復(fù)運(yùn)行 ，檢驗(yàn)不同條件下硬判決譯碼的性能 for i=1:length(x) %信道的信噪比依次取 x中的元素 SNR=x(i)。 %運(yùn)行仿真程序，得到的誤比特率保存在工作區(qū)變量 BitErrorRate 中 sim(39。convh39。)。 %計(jì)算 BitErrorRate 的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end %繪制 x 和 y的關(guān)系曲線圖，縱坐標(biāo)采用對數(shù)坐標(biāo) semilogy(x,y)。 %保持已經(jīng)繪制的圖形 第 6 章 卷積碼譯碼器的誤碼率分析 29 hold on 執(zhí)行此 M 文件，得到如圖 61所示的關(guān)系曲線圖，由此圖可見，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，信噪比在大于 2 時(shí)信道的誤碼率開始明顯降低。 圖 61 運(yùn)行結(jié)果 . 不同回溯長度對卷積碼性能的影響 下面將以（ 2， 1， 7）卷積碼來建立模塊仿真。將譯碼模塊中的 Traceback depth 分別設(shè)置為 20， 35， 45并在一個(gè)圖中畫出這三種方式下的誤碼性能曲線得到 下圖 62。從上到下的三條曲線分別是 Traceback depth 為 20， 35， 45?？梢钥闯觯夯厮蓍L度是在 Viterbi 譯碼過程中一個(gè)很重要的參數(shù) ,他決定了譯碼延遲 ,隨著他的不斷變化 ,誤碼性能也隨誤比特率曲線可以清楚地看到 ,當(dāng)回溯長度一定時(shí) ,隨著信道噪聲的逐漸減小 ,系統(tǒng)的誤比特率逐漸降低 。當(dāng)回溯長度逐漸增加 ,系統(tǒng)的誤比特率隨之逐漸降低 ,但是當(dāng)回溯程度 τ 增加到 τ ≥ 5 N 時(shí) （ N 為編碼的約束長度 ) ,誤比特 率數(shù)值趨于穩(wěn)定 ,因此 ,在確定回溯長度時(shí)既要考慮到隨著 τ 的增加誤比特率隨之降低的趨勢 ,也要考慮到譯碼延遲會變大 ,在選取回溯長度時(shí) ,通常取 τ = 5 N。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 30 圖 62 不同回溯長度對誤碼性能的影響 分析不同回溯長度對卷積碼誤碼性能的影響時(shí)用到的程序如下： x=10:5。 y=x。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima39。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end semilogy(x,y)。 hold on。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima139。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end 第 6 章 卷積碼譯碼器的誤碼率分析 31 semilogy(x,y)。 hold on。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima239。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end semilogy(x,y)。 不同碼率對卷積碼誤碼性能的響 下面圖 63是通過改變卷積碼的碼率為 1/2 和 1/3 而得到的二條對比曲線。上面的一條曲線是碼率為 1/2，下面的是碼率為 1/3。 卷積碼的碼率 R = k/ n,他是卷積碼的一個(gè)重要參數(shù) ,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。從圖 63中的誤比特率曲線可以看出 ,當(dāng)碼率一定時(shí) ,隨著信道噪聲的逐漸減小 ,系統(tǒng)的誤比特率也逐漸減小 ,當(dāng)改變系統(tǒng)碼率時(shí) ,隨著卷積碼 碼率的逐漸提高 ,系統(tǒng)的誤比特率也呈現(xiàn)出增大的趨勢 ,也就是說碼率越低 ,系統(tǒng)的誤比特率就越小 ,誤碼性能就越好 。 圖 63 卷積碼不同碼率對誤碼性能的影響 分析不同碼率對卷積碼誤碼性能的影響時(shí)用到的程序如下： 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 32 x=0:5。 y=x。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima139。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end semilogy(x,y)。 hold on。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima239。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end semilogy(x,y)。 不同約束長度對卷積碼的誤碼性能影響 如下圖 64， 對于碼率一定的卷積碼 ,當(dāng)約束長度 N 發(fā)生變化時(shí) ,系統(tǒng)的誤碼性能也會隨之發(fā)生變化 , 我們以碼率 R = 1/ 2 的 (2 ,1 ,3)和（ 2， 1， 7） 卷積碼為例展開分析。上面的曲線是（ 2， 1， 3）卷積碼的誤碼性能曲線。下面的曲線是（ 2， 1， 7）卷積碼的誤碼性能曲線。從圖 54 中的誤比特率曲線可以清楚地看到 ,隨著約束長度的逐漸增加 ,系統(tǒng)的誤比特率明顯降低 ,所以說當(dāng)碼率一定時(shí) ， 增加約束長度可以降低系統(tǒng)的誤比特率 ,但是隨著約束長度的增加 ， 譯碼設(shè)備的復(fù)雜性也會隨之增加 ,所以對于碼率為 1/ 2 的卷積碼 ， 我們在選取約束長度時(shí)一般為 3～ 9 。 第 6 章 卷積碼譯碼器的誤碼率分析 33 圖 64 不同約束長度對卷積碼誤碼性能的影響 分析不同約束長度對卷積碼誤碼性能影響用到的程序如下： x=0:5。 y=x。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima39。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end semilogy(x,y)。 hold on。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。 sim(39。yima139。)。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 end semilogy(x,y)。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 34 通過上面從（ 1）回溯長度；（ 2）碼率；（ 3）約束長度這三個(gè)卷積碼的重要參數(shù)的變化后對譯碼性能的分析，我們得到在卷積碼的編碼，譯碼過程中有很多條件是不可能同時(shí)滿足的。所以我們要根據(jù)具體情況來選擇合適的參數(shù)。第 7 章 結(jié)論 35 第 7 章 結(jié)論 通過本次課題的研究，針對 Viterbi 算法在理論和實(shí)現(xiàn)兩方面分別進(jìn)行了較深的研究。理論方面，在深入了解了用于卷積碼的 Viterbi 譯碼算法基本原理后，進(jìn)一步將其拓展到 SIMULINK 模塊仿真方面的應(yīng)用，主要給出了基于 Matlab 的卷積編碼和 Viterbi 算法應(yīng)用過程。在實(shí)現(xiàn)方面，本 文重點(diǎn)研究的是用 SIMULINK實(shí)現(xiàn)不同碼率；不同約束長度；不同回溯長度下的卷積碼的誤碼性能的對比研究 .最后仿真得到對比圖，達(dá)到了研究的預(yù)期目的。 經(jīng)過自己的努力和唐老師的耐心指導(dǎo)，畢業(yè)設(shè)計(jì)順利按時(shí)完成。它是對我們把本科四年所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中的一次系統(tǒng)的檢驗(yàn)。從接到題目到設(shè)計(jì)結(jié)束的過程中經(jīng)歷了很多，總的來說可以概括為以下幾點(diǎn)。 （ 1）設(shè)計(jì)中要用到的 Simulink 仿真軟件是我們第一次接觸，所以剛接到題目時(shí)無從下手，后來通過上網(wǎng)和借助圖書館的書籍，學(xué)習(xí)這門新的軟件，學(xué)習(xí)過程中遇到很多困難，但通過 自己的努力和老師的幫助，最終掌握了仿真的基本方法。 （ 2）由于面臨找工作的問題，和此次設(shè)計(jì)工作的時(shí)間安排上有一定的沖突。為了順利完成設(shè)計(jì)工作，老師安排了每周的工作量和所要達(dá)到的目標(biāo)，自己也制定了相應(yīng)的時(shí)間表，以求更充分的利用時(shí)間。 （ 3）剛開始在設(shè)計(jì)的步驟和方法上比較混亂，后通過借閱各種資料和請教老師，有了明確的工作方向和清晰的設(shè)計(jì)步驟，使我能在更短的時(shí)間內(nèi)很好的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 由于時(shí)間原因，本文的工作在很多方面未能更深入地研究下去。如對于Viterbi 譯碼的軟，硬判決的誤碼性能對比和應(yīng)用還有必要進(jìn)一 步研究。 參考文獻(xiàn) 36 參考文獻(xiàn) [1] 《信息論與編碼》 高等教育出版社 仇佩亮 編著 [2] 《 MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例》 電子工業(yè)出版社 邵佳 董辰輝編著 . [3] 《現(xiàn)代通信系統(tǒng) — 使用 MATLAB》 西安交通大學(xué)出版社 約翰 . 馬蘇德 .薩勒赫 編劉樹棠譯 [4] 《 SIMULINK通信仿真教程》國防工業(yè)出版社 主編 李賀冰 副主編 袁杰萍 孔俊霞 [5] 呂鋒 ,劉泉，江雪梅． 基于 MATLAB 的信號與系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)平臺 [J]. 理工高教研究 [6] 《通 信原理》 國防工業(yè)出版社 樊昌信 吳成柯編 [7] 基于 MATLAB的通信系統(tǒng)仿真，趙靜，張瑾等編著，北京航空航天大學(xué)出版社 [8]Train Communication Network(TCN)， IEC61375— 1， 1999 [9]通信原理 MATLAB仿真教程，趙鴻圖 茅艷主編 ，人民郵電出版社 [10] MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用，徐明遠(yuǎn)，邵玉斌編著，西安電子科技大學(xué)出版社 致 謝 37 致 謝 在此次課程設(shè)計(jì)過程中，我們遇到了許多困難，但是在唐老師的親切指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下，我們最終順利的完成了課程的 設(shè)計(jì)。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題到完成，唐老師給予了我們耐心的指導(dǎo)與細(xì)心的關(guān)懷，正因?yàn)橛辛诉@些，才不至于讓我們在課程設(shè)計(jì)過程中迷失方向，失去前進(jìn)動力。 感謝電子科技大學(xué)成都學(xué)院四年來對我們的辛苦培育，讓我們大學(xué)四年學(xué)到了很多東西，特別感謝電子信息工程系為我們提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝領(lǐng)導(dǎo)老師們四年來對我們的關(guān)懷與指導(dǎo)，讓我們得以學(xué)習(xí)到很多有用的知識，最后感謝四年來我們一起奮斗學(xué)習(xí)的兄弟姐妹們，正是因?yàn)槟銈冊谖覀兝щy的時(shí)候幫助我們，關(guān)心我們，支持和鼓勵我們，使得我們的四年學(xué)習(xí)生涯充滿了美好的回憶。