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1、基于 Simulink的信道編碼技術(shù)仿真 專業(yè)班級(jí)： 10通信工程（ 2）班 答辯人：魏于雷 學(xué)號(hào)： 1008431056 指導(dǎo)老師：程瑩 引言 研究背景 信息在信道中傳輸會(huì)受到各種干擾的影響，為了減 少差錯(cuò)率，人們開始研究信道編碼。 研究意義 （ 1）有利于減少差錯(cuò)率； （ 2）可以在較低的信噪比下傳輸，防止其他設(shè)備原因的 干擾； （ 3）數(shù)字通信系統(tǒng) 的需求 成果形式 使用 Simulink進(jìn)行建模和仿真，得出相關(guān)仿真結(jié)果 論文結(jié)構(gòu) 信道編碼 Simulink的介紹和使用 論文的具體實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)方案 信道編碼的原理闡述 （ 1）卷積碼 (convolution code)屬于非分組碼，它是一
2、種小分組 多碼 段相關(guān)、糾錯(cuò)能力較強(qiáng)的 FEC碼。卷積碼不同于 分組碼，它將 變 成很短的分組 ，如 (2 ， 1)、 (3， 1)、 (3， 2)卷積碼等。 卷積碼的譯碼分為代數(shù)譯碼和概率譯碼兩種 （ 2）線性分組碼是將連續(xù)的數(shù)據(jù)比特流分割為長(zhǎng)度固定的組；各組 再以 m比特為單位分割為符號(hào) (Symbol)，一般取 3比特或者 8比特?cái)?shù) 據(jù)組成一個(gè)符號(hào)。 k個(gè)符號(hào)一起組成源字 (Source word)，經(jīng)過編碼 后就成為長(zhǎng)度為 n的碼字 (Code word)，稱為 m比特符號(hào)的 分組碼。 （ 3）循環(huán)碼 循環(huán)碼中的生成多項(xiàng)式的必要條件為某 碼是否位循環(huán)的必要條件是 : 冪為碼長(zhǎng) n的多項(xiàng)
3、式，可分解出至少有 1個(gè)因式的最高冪次為 ，即該因式 最高次項(xiàng)為 x ，最低項(xiàng)為常數(shù) 1。其生成多項(xiàng)式的充分條件是由必要條件 得到的 g(x)，其多項(xiàng)式的非零權(quán)系數(shù)個(gè)數(shù)還應(yīng)等于相應(yīng)分碼組的 。 （ 7,3）循環(huán)碼編輯器 對(duì)于接收端譯碼的要求通常有兩個(gè)：檢錯(cuò)與糾錯(cuò)。達(dá)到檢錯(cuò)目的的 譯碼十分簡(jiǎn)單，可以由式 ，通過判斷接收到的碼組多項(xiàng)式 是否能被生成 多項(xiàng)式 整除作為依據(jù) Simulink的介紹和使用 Simulink的簡(jiǎn)介 Simulink可以用來研究實(shí)際的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)， Simulink的強(qiáng)大功能這幾個(gè) 方面： 1.交互式和圖形化環(huán)境 2.交互式的仿真環(huán)境 3.專用模塊庫 4.提供了 仿真庫的擴(kuò)充和
4、定制機(jī)制 5.與 MATLAB工具箱集成這幾個(gè)方面。 Simulink的工作環(huán)境 Simulink是 MATLAB下的一個(gè)軟件包，要使用 Simulink,在安裝 MATLAB 時(shí)必須選中 Simulink組件，將其安裝。 Simulink的仿真方法 （ 1）首先新建一個(gè)空白編輯文件；（ 2）從模塊庫中找到自己需要的模 塊并復(fù)制到空白編輯文件里，并按照給定的框圖對(duì)編輯窗口中模塊的參 數(shù)進(jìn)行修改；（ 3）將每個(gè)模塊按照已給的框圖相連；（ 4）點(diǎn)擊菜單欄 中的仿真開始選項(xiàng)或者輸入指令去開始仿真，在仿真的時(shí)候，不僅可以 查看仿真結(jié)果，而且如果發(fā)現(xiàn)仿真出現(xiàn)問題，可以暫停仿真，修正參數(shù) 設(shè)置。 具體實(shí)現(xiàn)
5、 1.Hamming碼仿真設(shè)計(jì) 在 Simulink中新建系統(tǒng)模型去仿真通過 AWGN信道后未 編碼和進(jìn)行（ 7,4） Hamming編碼的 QPSK調(diào)制的誤比 特率性能。 由上面的結(jié)果我們可以得出，在信噪 比較低時(shí)（小于 6dB），不編碼的誤 比特率比編碼的誤比特率要好。這是 因?yàn)榫幋a雖然可以帶來增益，但是在 總能量不變的情況下，傳輸編碼碼字 中的比特能量降低，信噪比降低。信 噪比降低致使誤碼率升高，從而使編 碼增益變小。當(dāng)信噪比大于 6dB時(shí)， 就能看到 Hamming(7,4)編碼性能優(yōu)于 不編碼。 循環(huán)碼仿真 在 Simulink中 Bernoulli Binary Generator
6、模塊作為信號(hào) 源，提供采樣時(shí)間為 0.01的二進(jìn)制信號(hào)，并通過二進(jìn) 制平衡信道。 通過對(duì)循環(huán)碼信道編碼條件下的 誤碼率與差錯(cuò)概率之間的關(guān)系和 無信道編碼條件下的關(guān)系曲線圖 比較可以看出，當(dāng)差錯(cuò)概率為 0.05時(shí)，未編碼的誤碼率為 0.052，而編碼后，無碼率僅為 0.021。因此，采用了循環(huán)碼編 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。 RS碼仿真設(shè)計(jì) 用 berawgn函數(shù)得到 16-QAM調(diào)制未編碼的情況下的 AWGN信道誤比特率 性能（信道為二進(jìn)制信道），用 Simulink仿真采用 RS（ 15,11）編碼后的 誤比特率性能隨信道誤比特率性能的變化情況（ 的
7、范圍是 010dB）。 由上面的結(jié)果可以看出，在信噪比較小于 4B時(shí)，不編 碼的誤比特率比編碼的誤比特率要好。它是因?yàn)榫幋a雖然 可以帶來增益，但是在總能量不變的情況下，傳輸編碼碼 字中的比特能量降低，信噪比降低。信噪比降低致使誤碼 率升高，從而使編碼增益變小。當(dāng)信噪比大于 4dB時(shí)，則 可看到 RS(15,11)編碼性能明顯比不編碼要好。 CRC校驗(yàn)碼仿真設(shè)計(jì) 通過 Simulink仿真 CRC-16校驗(yàn)碼在二進(jìn)制對(duì)稱信道的錯(cuò)誤檢測(cè)的性能， 二進(jìn)制信道通過 16-QAM進(jìn)行調(diào)制，包含在每個(gè)幀中的信息比特?cái)?shù)是 64。 的范圍是 010dB。 從結(jié)果可以得到無論 SNR 怎樣變化， CRC檢測(cè)器發(fā) 生錯(cuò)誤判決的比例都小 于 ，所以 CRC經(jīng)常在移 動(dòng)通信系統(tǒng)中使用（它 可以完成自動(dòng)請(qǐng)求重傳 功能）。 卷積碼仿真設(shè)計(jì) 用 Simulink仿真 BPSK調(diào)制在 AWGN信道下分別使用卷積碼，此中卷 積碼碼率為 1/2,碼的約束長(zhǎng)度為 7，形成的多項(xiàng)式為 【 171， 133】 ，譯 碼分別采用硬判決譯碼。 從結(jié)果可以看出，在信噪比 較高時(shí)，硬判決譯碼要比沒 有采用卷積碼時(shí)性能大約提 高 3dB，但軟判決譯碼要比硬 判決性能好大約 2dB。 致敬 謝謝各位老師
基于Simulink的信道編碼
