基于MATLAB的信道编码仿真-毕设汇总.docx
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基于MATLAB的信道编码仿真-毕设汇总.docx
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河南理工大学毕业设计(论文)说明书
摘 要
随着通信技术的飞速发展,信道编码已经成功地应用于各种通信系统中。
随着各种传输方式对可靠性要求的不断提高,信道编码技术作为抗干扰技术的一种重要的手段,在数字通信技术领域和数字传输系统中显示出越来越重要的作用。
本文主要对线性分组码和卷积码进行编译码分析,并用MATLAB进行了仿真实现。
线性分组码以(7,4)汉明码为例,利用MATLAB对其在二进制对称信道(BSC),高斯白噪声信道(AWGN)中的仿真,通过误码率的曲线图来分析汉明码的性能。
卷积码则用
MATLAB进行仿真和纠错验证,并在不同信噪比、不同判决方式情况下对误码率进行分析。
仿真结果显示,汉明码随着信噪比的增加,误码率越来越小,而对于卷积码,信噪比稍高会大大降低其误码率,且采用软判决译码方式误码率更低,效果更佳。
关键字:
信道编码 MATLAB 误码率
II
Abstract
Withtherapiddevelopmentofcommunicationtechnology,channelcodinghasbeensuccessfullyappliedtovariouscommunicationsystems.Andallkindsoftransmissionmodeofreliabilityrequirementscontinuetoimprove,channelcodingtechnologyasanti-interferencetechnologyasanimportantmeans,inthefieldofdigitalcommunicationtechnologyanddigitaltransmissionsystemshowsmoreandmoreimportantrole.
Inthispaper,thelinearblockcodesandconvolutionalcodesarecompiledandanalyzed,andthesimulationiscarriedoutwithMATLAB.Linearblockcodeto(7,4)Hammingcodeasanexample,usingMATLABtotheoverabinarysymmetricchannel(BSC),additivewhiteGaussiannoise(AWGN)simulation,thebiterrorratecurvetoanalyzeperformanceofHammingcode.TheconvolutionalcodeisverifiedbyMATLABforsimulationanderrorcorrection,andtheerrorrateisanalyzedunderdifferentSNRanddifferentdecisionmodes.SimulationresultsshowthattheHammingcodewithincreaseofthesignaltonoiseratio,biterrorrateisgettingsmallerandsmaller,andforconvolutionalcodes,signal-to-noiseratioswereslightlyhigherwillgreatlyreducethebiterrorrate(BER)andusingasoftdecisiondecodingerrorrateislower,abettereffect.
Keywords:
channelcoding MATLAB biterrorrate
目录
1
绪 论..........................................................
1
1.1研究目的及意义...............................................
1
1.2国内外研究现状及发展前景.....................................
1
1.3主要内容和章节安排...........................................
3
2
信道编码及仿真平台简介..........................................
4
2.1信道编码的概念及分类.........................................
4
2.2常用信道编译码方法...........................................
4
2.2.1分组码....................................................
4
2.2.2卷积码....................................................
5
2.2.3级联码....................................................
5
2.3信道.........................................................
5
2.3.1二进制对称信道(BSC).....................................
6
2.3.2高斯白噪声信道(AWGN)....................................
6
2.4MATLAB简介..................................................
7
3
线性分组码......................................................
8
3.1线性分组码基本理论...........................................
8
3.1.1线性分组码的定义..........................................
8
3.1.2生成矩阵和校验矩阵........................................
9
3.1.3纠错能力.................................................
10
3.2编码方法及MATLAB仿真.......................................
11
3.3译码算法及MATLAB仿真.......................................
12
3.3.1伴随式译码...............................................
12
3.3.2标准阵列译码.............................................
12
3.4汉明码及其MATLAB仿真.......................................
14
3.4.1汉明码定义...............................................
14
3.4.2汉明码对高斯白噪声信道的仿真.............................
15
3.4.3汉明码对二进制对称信道的仿真.............................
15
4
卷积码..........................................................
17
4.1卷积码基本理论..............................................
17
4.1.1卷积码的基本概念.........................................
17
IV
4.1.2卷积码编码原理 17
4.1.3卷积码译码原理 20
4.2卷积码编码及MATLAB仿真 22
4.3卷积码译码及MATLAB仿真 23
4.3.1Viterbi译码算法解析 23
4.3.2Viterbi译码MATLAB仿真 24
4.4信噪比对卷积码译码性能的影响 24
4.5判决方式对卷积码误码性能的影响 25
5 总 结 26
5.1结论 26
5.2展望 26
致 谢 28
参考文献 29
附录1 30
附录2 32
附录3 34
附录4 39
附录5 41
1 绪 论
本章首先介绍了所选课题研究目的及意义,并对信道编码的国内外研究现状及发展进行综述,最后概述了本文的主要内容及结构安排。
1.1研究目的及意义
20世纪40年代,香农提出可以通过差错控制编码(又称为信道编码)在信息传输速率不大于信道容量的前提下实现可靠通信。
在随后的半个世纪,信道编码技术无论在理论还是实际中都得到飞速发展,现在的绝大多数数字通信系统都使用该技术以增加通信的可靠性。
信道编码种类多种多样,主要分为分组码和卷积码两大类,另外还有编码与调制、编码与交错、编码与编码级联等方式的应用,目的在于提高通信系统性能。
不同的通信系统对于信道编码方案的选择有不同的要求,影响信道编码的方案主要有数据、信道以及用户需求三方面因素:
数据主要表现在数据的结构,信息的特性,对误码率的要求,数据速率以及各种处理实时性要求;信道要求表现在功率和带宽限制以及信道特性上;用户需求主要是系统实现的成本。
信源
信源编码
信道编码
噪声
信道
信源译码
信道译码
解调
信宿
调制
而香农在他的论文中正式应用概率理论对通信系统进行研究和分析,将通信系统抽象为图1-1所示的基本框图,并且成功地定义了信息量的概念,由此提出了信道及信道容量的概念,同时他还提出了著名的信道编码定理,从而奠定了信息理论的基础。
图1-1数字传输系统的基本原理
1.2国内外研究现状及发展前景
1948年香农发表论文《通信的数学理论》,提出可以使用信道编码的方法提高信息传输的可靠性,开创了信道编码技术的发展历史。
半个多世纪以来,随着通信技术的发展,传输系统对可靠性要求的不断提高,信道编码技术在数字通信技术领域中的地位越来越重要。
不断有新的信道编码方案被提出,性能离香农限越来越近。
42
20世纪50年代陆续提出和构造几种编码方案包括汉明码、Go]ay码和Reed—Muller码。
这几类码属于分组码,它们使用于AWGN信道,而不适用于衰落信道,因为这几种编码只是针对随机错误,而不能纠正突发错误。
这些码构造出的码长较短,所有的译码方法都是采用硬判决译码,损失了一定的软判决译码增益随。
1959年Bose和Chaudhuri提出了一类循环码中的好码BCH码,具有较好的编码增益,目前很多系统仍在使用。
1961年MI
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