信道编码实验

实验五信道编码实验

实验目的：1、学习并理解信道编码的根本目的、技术要求与基本目标等基本概念；

2、学习并理解信道编码的根本目的、技术要求与基本目标等基本概念；掌握线性分组码的物理涵义、数学基础及检纠错原理；掌握循环码的码型特点、检纠错能力、编译码方法及基本技术；

3、学会使用MATLAB工具检纠错模拟与分析。

实验仪器：MATLAB软件，PC机

实验原理（概括性文字叙述、主要公式、电路图等）

如果说信源编码的目的是为了提高信号传输的有效性的话，那么信道编码则是为了提高通信的可靠性而采取的一种编码策略。信道编码的核心基础是纠错编码理论，是在信息码后面附加上一些监督码，以便在接收端发现和纠正误码。

数字通信系统简化模型

编码信道：包括信道编码器、实际信道、信道译码器。

该模型是研究信道纠错编码和译码的模型，集中研究通信可靠性。

通信可靠性问题：消息通过信道传输的时候，如何选择编码方案来减少差错。首先与信道统计特性有关，其次与编码方法、译码方法也有关系。

信道是信号从信源传送到信宿的通路。

由于信道有干扰，使得传送的数据流(码流)中产生误码。

误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。

信道编码的目的是提高信息传输或通信的可靠性。

信道编码的任务是降低误码率，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，提高数据传输效率。

信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元，达到在接收端进行检错和纠错的目的。

在带宽固定的信道中，总的传送码率是固定的，由于信道编码增加了数据量，其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了。

降低误码率：在传输的信息码之中按一定规律产生一些附加数字，经信道传输，在传输中若码字出现错误，收端能利用编码规律发现码的内在相关性受到破坏，从而按一定的译码规则自动纠正或发现错误，降低误码率。

实验内容及数据处理：

利用MATLAB仿真二进制码在离散信道无记忆信道中传输产生的误码率，设传送二进制码“0”的概率P0=0.6,"1"的概率p1=1-p0。利用单极性基带信号传输，从判决输入端观测，用电平s0=0传输“0”，用电平s1=A传输“1”，信道中的噪声是加性的零均值高斯噪声，方差为柯西的平方，求在最佳门限电平判决下传输误码率Pe与A2/柯西平方下的曲线，每一个给定噪声方差下仿真传输序列长度为105bit,仿真程序代码如下：

clear;

s0=0;s1=5;

p0=0.6;%信源概率

p1=1-p0;

A2_over_sigma2_dB=-5:0.5:20;%仿真信噪比范围

A2_over_sigma2=10.^(A2_over_sigma2_dB./10);

sigma2=s1^2./A2_over_sigma2;

N=1e5;

for k=1:length(sigma2)

X=(randn(1,N)>p0);

n=sqrt(sigma2(k)).*randn(1,N);

xi=s1.*X+n;

C_opt=(s0+s1)/2+sigma2(k)/(s1-s0)*log(p0./p1);

y=(xi>C_opt);

err(k)=(sum(X-y~=0))./N;

end

semilogy(A2_over_sigma2_dB,err,'o');hold on;

for k=1:length(sigma2)

C_opt=(s0+s1)./2+sigma2(k)./(s1-s0).*log(p0./p1);

pe0=0.5-0.5*erf((C_opt-s0)/(sqrt(2*sigma2(k))));

pe1=0.5+0.5*erf((C_opt-s1)/(sqrt(2*sigma2(k))));

pe(k)=p0*pe0+p1*pe1;

end

semilogy(A2_over_sigma2_dB,pe);%理论误码率曲线

xlabel('A^2^sigma^2(dB)');

ylabel('错误率p_e');

legend('实际误码率','理论误码率');

实验结论及误差分析：

其仿真结果如上所示，采用蒙特卡罗仿真计算统计误码率。仿真曲线自变量为5~20dB,步进为0.5dB.