CRC编码的Simulink仿真实现.docx
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CRC编码的Simulink仿真实现
盛年不重来,一日难再晨。
及时宜自勉,岁月不待人。
第一章设计要求求....................................................2
1.1基本要求......................................................2
1.2提高要求....................................................2
1.3功能需求..........................................................2
第二章系统的组成及工作原理.............................................3
2.1系统组成..........................................................3
2.2CRC编码原理.......................................................3
2.3通用CRC编码器.....................................................3
2.4CRC—N编码器......................................................3
2.5CRC检测器(CRC—N检测器)...........................................4
第三章概要设计........................................................5
3.1系统层次结构图....................................................5
3.2方案的比较........................................................5
第四章详细设计........................................................6
4.1仿真模型图........................................................6
4.2各个模块的功能及参数设置..........................................6
第五章调试及测试结果与分析............................................12
5.1功能调试....................................................12
5.2、问题发现及解决..............................................13
第六章设计总结........................................................14
参考文献...............................................................15
附录1.................................................................16
附录2.................................................................17
第一章设计要求
1.1、设计要求
(1)对输入数据帧,进行CRC编码。
根据数据帧长度,选择适当长度的CRC编码器。
观察编码前后的波形。
(2)掌握CRC生成多项式、系统码等概念。
(3)掌握SIMULINK仿真参数的设置方法。
1.2提高要求
从误码率的角度考虑如何根据数据帧长度选择合适的长度的CRC编码器。
1.3功能需求
实现CRC编码以及检测过程,并且在示波器上显示波形。
第二章系统组成及设计原理
2.1、系统组成
本系统由信源编码部分,信道部分,信宿检测部分组只要组成
2.2、CRC编码原理
在K位信息码后再拼接R位的校验码,整个编码长度为N位,因此,这种编码又叫(N,K)码。
对于一个给定的(N,K)码,可以证明存在一个最高次幂为N-K=R的多项式G(x)。
根据G(x)可以生成K位信息的校验码,而G(X)叫做这个CRC码的生成多项式。
校验码的具体生成过程为:
假设发送信息用信息多项式M(X)表示,将C(x)左移R位,则可表示成M(x)*2R,这样C(x)的右边就会空出R位,这就是校验码的位置。
通过M(x)*2R除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码。
2.3、通用CRC编码器
通用CRC编码器根据输入的一帧数据计算得到这帧数据的循环冗余码,并且把这个循环冗余码附加到帧数据后面,形成输出数据流。
如果通用CRC编码器的输人数据的帧长度等于凡,生成多项式的最高次数等于r,对每帧数据产生k个校验和(CHECKSUM),则CRC编码器的工作流程如下:
(1)把输入的一帧数据等分成k个部分,每个部分的长度是n/k;
(2)在每个部分的数据。
后面添加r个二进制位(并且这r个二进制位的数值等于通用CRC编码器的初始状态),得到二进制序列S;
(3)计算5的循环冗余码Ci;
(4)把循环冗余码Ci添加到Wi的后面,得到二进制序列;
(5)把所有的序列连接起来形成数据帧。
2.4、CRC—N编码器
CRC—N编码器(CRC—NGenerator)计算每一个输入信号帧的循环冗余码(CRC),并把计算得到的循环冗余码附加到输入帧的末尾。
CRC—N编码器是通用CRC编码器的简化,它的工作方式与通用CRC编码器类似,但是它提供了若干个经常使用的生成多项式,Ⅳ就表示这些生成多项式的最高次数。
2.5、CRC检测器(CRC—N检测器)
与通用CRC生成器、CRC—N生成器相对应,CRC检测器也有两种:
即通用户CRC检测器与CRC一Ⅳ检测器。
这两种检测器具有相同的工作原理,它们首先从接收到的二进制序列中分离出信息序列和CRC,然后根据接收端的信息序列重新计算CRC。
如果重新计算得到的CRC与接收到的CRC相等,则认为接收序列是正确的;否则,则认为接收序列存在着传输错误。
第三章概要设计
3.1、系统层次结构图
生成二进制序列
进行CRC编码
信道传播
进行CRC检测
计算误码率
选择合适长度的成多项式是误码率最小
3.2、方案的比较
方案一:
使用Simulink自带的模块进行搭配,设置参数并仿真
CRC码的仿真模型主要由BernoulliBinaryGenerator(贝努利二进制序列生成器模块),,CRC—NGenerator(CRC—N生成器)和CRC—NSyndromeDetector(CRC—N检测器)等模块组成。
通过设计各个模块的参数就可以得到仿真结果。
方案二:
使用C语言编写S函数并进行仿真。
通过Simulink中的S函数也可以得到同样的仿真结果。
与CRC码仿真实现对应的是一个离散状态的s函数,其输入模块为BernoulliBinaryGnerator模块,通过S函数模块仿真后也能得到结果。
但是相比较而言,方案二过程过于复杂,编写代码也容易出错,而方案一简单明了,调试方便,所以选择的方案一来进行仿真。
第四章详细设计
4.1、仿真模型图
仿真模型图如图4-1
图41
4.2、各个模块的功能及参数设置
(1)BernoulliBinaryGenerator(贝努利二进制序列生成器模块)
图42
BernoulliBinaryGenerator是一个二进制序列发生器,如图4-2所示。
Probabolityofazero设置序列中出现0的概率,这里设置为0.3。
Samplesperframe设置帧的长度。
(2)CRC-NGenerator(CRC编码器)CRC-NGenerator是用来对输入帧进行CRC编码的,如图4-3所示。
图43
CRC-NMethod是用来设置生成多项式的,这里有6种生成多项式,如表4-1所示
表4-1
在本次设计中采用CRC-32模式,其生成多项式对应二进制序列为1000000100110000010001110110110111。
(3)复数转换模块
该模块如图4-4所示
图44
这个模块是用来将实数转换成虚部为0的复数,由于瑞利信道只能输入复数,所以需要添加这个模块。
(4)多径瑞利衰减信道模块
该模块如图4-5所示
图45
该模块是用来实现信号的多径瑞利衰减仿真,他的输入信号是帧的复数形式。
其参数设置如图4-6
图46
Dopplerfrequency(Hz):
多普勒频移
Sampletime:
抽样间隔
Delayvector:
时延向量
Gainvector:
增益向量
(5)矩阵螺旋解交织器
该模块如图4-7所示
图47
该模块能将实数序列转换成1列多行的矩阵,其参数设置如图4-8
图48
(6)CRC-N检测器
CRC-N检测器如图4-9所示
图49
该模块是用来CRC解码的,并且能计算是否出错了。
设置参数方法跟CRC-N编码器相同
(7)vectorscope示波器
该模块用来显示编码前后波形如图4-10所示
图410
(8)错误率统计模块
该模块从发射端和接收端分别接受数据并进行比较,得出误码率。
该模块如图4-11所示
图411
其参数设置如图4-12
图412
(9)选择器selector
该模块用来选择从错误率统计模块输出的3个数据中的第一个(三个数据分别是:
误码率,错误码元数,总码元数)如图4-13所示
图413
第五章调试及测试结果与分析
在整个制作过程中,首先是弄清楚各个模块的功能以及参数的设置方法,布置好各个模块的位置,然后进行连接接。
再进行参数设置,进行仿真和调试。
5.1功能调试
按下运行,等仿真结束,观察示波器波形,然后计算CRC编码,看是否与示波器波形相同。
示波器波形如图5-10
图5-1
从图5-1可以看出输入为101101111001111111001101110101110110010000111111
CRC-N编码器选用的是CRC-32即生成多项式对应二进制代码为1000000100110000010001110110110111
经过计算所得校验位1101010100110111101101001001100
所得CRC编码为1011011110011111110011011101011101100100001111111101010100110111101101001001100
跟图示相同说明仿真过程完全正确。
5.2、问题发现及解决
调试过程中瑞利信道报错,查了资料,发现锐瑞利信道的输入输出必须是复数,在瑞利信道输入端接上一个复数转换模块,将输入实数转换成虚部为0的复数后问题得到解决。
调试过程中又发现误码率非常高,通过查资料和请教老师,发现这是又由延迟造成的。
然后在信源和信宿分别连接一个ToWorksapce模块,再在示波器显示,观察延迟,并且在错误率统计模块修改延迟,然后再一次仿真,控制误码率在0.4左右,问题得到了解决。
第六章设计总结
本次课程设计,学会了Simulink仿真
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