【正文】 碼的最大似然譯碼與分組碼的最大似然譯碼在原理上是一樣的，但實現(xiàn)方法上略有不同?；诰W(wǎng)格圖搜索的譯碼是實現(xiàn)最大似然判決的重要方法和途徑。如果在某一點上發(fā)現(xiàn)某條路徑已不可能獲得最大對數(shù)似然函數(shù)，就放棄這條路徑，然后在剩下的“幸存”路徑中重新選擇路徑。由于這種方法較早地丟棄了那些不可能的路徑，從而減輕了譯碼的工作量，Viterbi譯碼正是基于這種想法。由網(wǎng)格圖的前K1條連續(xù)支路構(gòu)成的路徑互不相交，即最初2k_1條路徑各不相同，當接收到第K條支路時，每條路徑都有2條支路延伸到第K級上，而第K級上的每兩條支路又都匯聚在一個節(jié)點上。選出的路徑同它們的對數(shù)似然函數(shù)的累加值將一起被存儲起來。由此可見，上述譯碼過程中的基本操作是，“加比選”，即每級求出對數(shù)似然函數(shù)的累加值，然后兩兩比較后作出選擇。卷積碼的編碼器從全零狀態(tài)出發(fā)，最后又回到全零狀態(tài)時所輸出的碼序列，稱為結(jié)尾卷積碼。在結(jié)束信息到來時，由于每一狀態(tài)中只有與已知發(fā)送信息相符的那條支路被延伸，因而在每級比較后，幸存路徑減少一半。也就是說，在己知接收到的序列的情況下，這條譯碼路徑和發(fā)送序列是最相似的。它接收一段，計算一段，選擇一段最可能的碼段(分支)，從而達到整個碼序列是一個有最大似然函數(shù)的序列。因此，實際應(yīng)用中采用截短Viterbi算法，即不需要接收到所有序列才進行判決，當譯碼器接收并處理完了固定的T （T L）個碼段后，在接收第（T+1）個碼段的時候，它將比較前T級的路徑量度，然后從中選取最小者，由此得到與最小量度對應(yīng)的幸存路徑，將此路徑對應(yīng)的T個碼段判決輸出。 輸入與同步單元輸入同步單元為譯碼器提供正確的支路同步，每次正確地輸出屬于一條支路的n個比特。一種方法是監(jiān)視路徑量度的增長率；另一種方法是檢查網(wǎng)格圖的路徑合并性質(zhì)。每當接收到一條新支路的一組n個量度值(硬判決時為n比特)，支路量度計算單元就對網(wǎng)格圖中每一條不同的支路確定一新的量度值。在軟判決Viterbi譯碼時，支路量度值不但隨支路不同而異，而且還與接收信號的量化值有關(guān)。一種最佳的也是最常用的方法是基于最大似然譯碼。因此，每接收到一條新支路，路徑存儲器就更新一次它所存儲的假想信息序列[10]。圖51貝努利二進制序列產(chǎn)生器模塊的設(shè)置框圖如上圖51是貝努利二進制序列產(chǎn)生器模塊的設(shè)置框圖，其中參數(shù)有三項：第一項probability of a ，表示0和1出現(xiàn)的概率相等。不同的隨機種子數(shù)將產(chǎn)生不同的二進制序列，特定的隨機種子數(shù)可以產(chǎn)生一個特定的二進制序列。Samples per frame 表示每幀的抽樣數(shù)用來確定每幀的抽樣點的數(shù)目。圖52 BPSK調(diào)制器模塊的設(shè)置框圖如上圖52是BPSK調(diào)制器模塊的設(shè)置框圖中有二項，第一項是Phase offset(rad)（相位偏移），這里設(shè)置為0。圖53卷積編碼器模塊的設(shè)置框圖如上圖53是卷積編碼器模塊的設(shè)置框圖。如上面是（2，1，3）卷積碼的參數(shù)設(shè)置。后面還要用到的（2，1，7）的參數(shù)是（7，[171，133]）是約束長度是7，生成多項式是171和133。圖54誤比特統(tǒng)計模塊的設(shè)置框圖如上圖54是誤比特統(tǒng)計模塊的設(shè)置框圖。為了補償這種延遲這里設(shè)置為0。這里設(shè)置為0。output data是輸出數(shù)據(jù)，這里設(shè)置為Port的意思是表示把統(tǒng)計數(shù)據(jù)從端口中輸出。圖55數(shù)據(jù)選通器模塊的設(shè)置框圖如上圖55是數(shù)據(jù)選通器模塊的設(shè)置框圖。Input port width表示輸入端口的個數(shù)為3。Trellis structure: Trellis結(jié)構(gòu)（前面已說明）。它的值會影響譯碼精度和解碼延遲。在Truncated模式下，解碼器在每幀數(shù)據(jù)結(jié)束的時候總能恢復(fù)到全0狀態(tài)，它與卷積編碼器的on each frame復(fù)位方式相對應(yīng)。為了能看到輸入二進制碼和譯碼輸出二進制碼，增加了兩個To Workspace(結(jié)果輸入到工作區(qū)模塊)，整個系統(tǒng)模塊框圖如圖57所示。將To Workspace1模塊和To Workspace模塊的變量名分別設(shè)置為pdata和data。對所得序列分別截圖，可得如圖58所示結(jié)果。圖58 簡化譯碼器仿真結(jié)果，證明設(shè)計正確，但因所得二進制碼太多，此處便不進行截圖證明。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。%y表示信號的誤比特率y=x。%，檢驗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)。convh39。 %計算BitErrorRate的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(BitErrorRate)。%保持已經(jīng)繪制的圖形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時信道的誤碼率開始明顯降低。將譯碼模塊中的Traceback depth分別設(shè)置為20，35，45并在一個圖中畫出這三種方式下的誤碼性能曲線得到下圖62?？梢钥闯觯夯厮蓍L度是在Viterbi 譯碼過程中一個很重要的參數(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,當回溯長度一定時,隨著信道噪聲的逐漸減小,系統(tǒng)的誤比特率逐漸降低。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用到的程序如下：x=10:5。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。yima39。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 hold on。 sim(39。)。 end semilogy(x,y)。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。yima239。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 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。卷積碼的碼率R = k/ n,他是卷積碼的一個重要參數(shù),當改變卷積碼的碼率時,系統(tǒng)的誤碼性能也將隨之發(fā)生變化。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用到的程序如下：x=0:5。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。yima139。 y(i)=mean(BitErrorRate)。 hold on。 sim(39。)。end semilogy(x,y)。上面的曲線是（2，1，3）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,所以說當碼率一定時，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一般為3～9 。 y=x。 sim(39。)。 end semilogy(x,y)。 for i=1:length(x) SNR=x(i)。yima139。 y(i)=mean(BitErrorRate)。通過上面從（1）回溯長度；（2）碼率；（3）約束長度這三個卷積碼的重要參數(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滿足的。第7章 結(jié)論第7章 結(jié)論通過本次課題的研究，針對Viterbi算法在理論和實現(xiàn)兩方面分別進行了較深的研究。在實現(xiàn)方面，本文重點研究的是用SIMULINK實現(xiàn)不同碼率；不同約束長度；，達到了研究的預(yù)期目的。它是對我們把本科四年所學(xué)的理論知識運用到實踐中的一次系統(tǒng)的檢驗。 （1）設(shè)計中要用到的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。為了順利完成設(shè)計工作，老師安排了每周的工作量和所要達到的目標，自己也制定了相應(yīng)的時間表，以求更充分的利用時間。由于時間原因，本文的工作在很多方面未能更深入地研究下去。參考文獻參考文獻[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 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)軟件實驗平臺[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，邵玉斌編著，西安電子科技大學(xué)出版社
致 謝致 謝在此次課程設(shè)計過程中，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。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，正是因為你們在我們困難的時候幫助我們，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