卷积码的编解码仿真与研究

卷积码的编解码仿真与研究
卷积码的编解码仿真与研究

卷积码的编解码仿真与研究

摘要

卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现,同时它具有较强的纠错能力。随着纠错编码理论研究的不断深入,卷积码的实际应用越来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和译码原理。并在SIMULINK模块设计中,完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的模块仿真。最后,通过在仿真过程中分别改变卷积码的重要参数来加深理解卷积码的这些参数对卷积码的误码性能的影响。经过仿真和实测,并对测试结果作了分析。得出了以下三个结论:

(1)当改变卷积码的码率时,系统的误码性能也将随之发生变化。

(2)对于码率一定的卷积码,当约束长度N 发生变化时,系统的误码性能也会随之发生变化。

(3)回溯长度也会不同程度上地影响误码性能。

关键词:卷积码;码率;约束长度;回溯长度

Simulation and Research on Encoding and Decoding of

Convolution Code

Abstract

Convolution code has a superior performance of the channel code. It is easy to coding and decoding. And it has a strong ability to correct errors. As correcting coding theory has a long development, the practice of convolution code is more and more extensive. In this thesis, the principle of convolution coding and decoding is introduced simply firstly. Then the whole simulation module process of encoding, decoding and the Error Rate Calculation is completed in this design. Finally, in order to understand their performances of error rate, many changes in parameters of convolution code are calculated in the simulation process. After simulation and measure, an analysis of test results is presented. The following three conclusions are draw:

(1) When the rate of convolution Code changes, BER performance of the system will change.

(2) For a certain rate of convolution code, when there is a change in the constraint length of N, BER performance of the system will change.

(3) Retrospective length will affect BER.

Key words: convolution code; rate; constraint length; retrospective length;

目录

论文总页数:21页

1 引言 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 本课题的意义 (1)

1.4 本课题的研究方法 (1)

2 卷积码的基本概念 (2)

2.1 信道 (2)

2.2 纠错编码 (2)

2.3 卷积码的基本概念 (2)

2.4 卷积码编码的概念 (2)

2.4.1 卷积编码 (2)

2.4.2 卷积码的树状图 (3)

2.4.3 卷积码的网格图 (4)

2.4.4 卷积码的解析表示 (5)

3 卷积码的译码 (6)

3.1 卷积码译码的概述 (6)

3.2 卷积码的最大似然译码 (6)

3.3 VITEBI 译码的关键步骤 (7)

3.3.1 输入与同步单元 (7)

3.3.2 支路量度计算 (7)

3.3.3 路径量度的存储与更新 (7)

3.3.4 信息序列的存储与更新 (8)

3.3.5 判决与输出单元 (8)

4 结论 (9)

4.1 卷积码的仿真 (9)

4.1.1 SIMULINK仿真模块的参数设置以及重要参数的意义 (9)

4.2 改变卷积码的参数仿真以及结论 (12)

4.2.1 不同回溯长度对卷积码性能的影响 (12)

4.2.2 不同码率对卷积码误码性能的响 (14)

4.2.3 不同约束长度对卷积码的误码性能影响 (15)

结论 (17)

参考文献 (18)

致谢 ....................................................错误!未定义书签。声明 ....................................................错误!未定义书签。

1 引言

1.1 课题背景

随着现代通信的发展,高速信息传输和高可靠性传输成为信息传输的两个主要方面,而可靠性尤其重要。卷积码以其高速性和可靠性在实际应用中越来越广泛。1967年Viterbi译码算法的提出,使卷积码成为信道编码中最重要的编码方式之一[1]。

1.2 国内外研究现状

在对卷积码的研究中,其中编码器较简单,模式也很统一。主要是研究提高卷积码的译码速度和可靠度。译码算法中最重要的卷积码的Viterbi算法问世以来,软件仿真和实现都得到了迅速发展。目前,利用计算机仿真Viterbi算法,模拟在各种不同情况下(使用不同码率、不同约束度等)卷积编码时的译码性能,寻找Viterbi算法的最佳适用信道和不同要求(如误码率)下最优编码。

1.3 本课题的意义

在卷积码中,因为Viterbi算法效率高,速度快,结构相对简单等特点,被广泛应用于各种数据传输系统。特别是深空通信、卫星通信系统中。在现代信息处理系统中,需要处理的信息量越来越大,实时性要求越来越高。为减少对主处理器各种资源的占用,要求通信模块方面的大部分工作能独立完成。因此采用Viterbi译码算法具有非常现实的意义。

1.4 本课题的研究方法

本文通过基于MATLAB的SIMULINK下的模块对卷积编码,解码进行仿真。通过仿真可以更清楚的认识到卷积码的编码,解码的各个环节,并对仿真结果进行了分析。得出卷积码Viterbi译码的误比特性能和回溯长度,码率,约束长度的关系。

2 卷积码的基本概念

2.1 信道

信道是任何一个通信系统所必不可少的组成部分。由于信道中可能存在着各种干扰,通信设备中也可能存在种种造成错码的因素。随着数据处理、计算机通信、卫星通信以及高速数据通信网的飞速发展,用户对数据传输的可靠性提出了越来越高的要求。因此如何在保证数据传输速率的前提下,提高传输数据的可靠性,就成为一个迫切需要解决的问题。根据干扰对数据传输影响可分为随机干扰和突发干扰。其中,电子热噪声产生的干扰可以看作是随机的高斯白噪声,它对信道主要的影响是产生码元的随机错误[6]。

2.2 纠错编码

因为信道状况的恶劣,信号不可避免会受到干扰而出错。为实现可靠性通信,主要有两种途径:一种是增加发送信号的功率,提高接收端的信号噪声比;另一种是采用编码的方法对信道差错进行控制。前者常常受条件限制,不是所有情况都能采用。编码理论可以解决这个问题,使得成本降低,实用性增强。

2.3 卷积码的基本概念

卷积码是一种性能优越的信道编码。(n ,k ,N) 表示把k个信息比特编成n 个比特,N 为编码约束长度,说明编码过程中互相约束的码段个数。卷积码编码后的n 个码元不仅与当前组的k 个信息比特有关,而且与前N - 1 个输入组的信息比特有关[6]。编码过程中相互关联的码元有N ×n 个。R = k/ n 是卷积码的码率,码率和约束长度是衡量卷积码的两个重要参数[1]。

2.4 卷积码编码的概念

卷积码的编码描述方法有5 种:冲激响应描述法、生成矩阵描述法、多项式乘积描述法、状态图描述法和网格图描述法[1]。卷积码的纠错能力随着N的增加而增大,而差错率随着N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下,卷积码的性能优于分组码。分组码有严格的代数结构,但卷积码至今尚未找到如此严密的数学手段。分组码的译码算法可以由其代数特性得到。卷积码虽然可以采用适用于分组码的门限译码(即大数逻辑译码),但性能不如维特比译码和序列译码[6]。

2.4.1 卷积编码

卷积码的编码器一般都比较简单。

输入图2-1 卷积码编码器框图

图2-1是一般情况下的卷积码编码器框图。它包括NK 级的输入移位器,一组n 个模2和加法器和n 级的输出移位寄存器 [6]。对应于每段k 比特的输入序列,输出n 个比特。由图可知,n 个输出比特不但与当前的k 个输入比特有关,而且与以前的(N-1)k 个输入信息比特有关。整个编码过程可以看成是输入信息序列与由移位寄存器和模2加法器的连接方式所决定的另一个序列的卷积,卷积码由此得名。本文采用的是冲击响应描述法编码思想。

输入输出

图2-2 (2,1,3)卷积编码器

如图2-2是卷积码(2,1,3)卷积编码器的一个框图[6]

。左边是信息的输入。下面分别是系统位输出和校验位输出。其中间是3个移位寄存器和一个模2加法器。简单的说就是信息位经过移位寄存器和一个模2加法器产生一个系统位和校验位加在一起输出。可以看出:每输入一个比特,移位寄存器中就向右移动一个位子。原来的第三个寄存器就被移出。可见卷积编码不只与现在的输入比特有关还与前面的3-1个比特有关。所以约束长度是3。在这里,其中K=1 ,n=2所以码率R=K/ n=1/2。

2.4.2 卷积码的树状图

对于图2-2所示的(2,1,3 )卷积码编码电路,其树状图如下图3-3所示。这里,分别用a,b,c 和d 表示寄存器的4种状态:00, 01, 10,和11,作为树状图中每条支路的节点。以全零状态a 为起点,当输入位信息位为0时,输出码元

c1c2= 00,寄存器保持状态a 不变,对应图中从起点出发的上支路;当输入位为1时,输出码元c1c2 =11,寄存器则转移到状态b,对应图中的下支路;然后再分别以这两条支路的终节点a 和b 作为处理下一位输入信息的起点,从而得到4条支路.以此类推,可以得到整个树状图。如下图2-3[6]

状态A=00B=01C=10

D=111信息起点a 0011a 0011a

b 00

11a b 00a c d 1001c 110001

101110

d 01

b 1001

c 1100a 00

11b 1001

d 1001

c 110010

d 01a b c d a b c d b a b c d 图2-3(2,1,3)树状图

2.4.3 卷积码的网格图

如下图2—4是(2,1,3)卷积编码的网格图[6]。

图2-4 (2,1,3)卷积编码的网格图

图2-5 卷积码状态图[6]

2.4.4 卷积码的解析表示

除上述三种图解表示方法外,常常还用解析表示方法描述卷积码,即延时算子多项式。在延时算子多项式表示中,编码器中的移位寄存器与模2加法器的连接关系以及输入、输出序列都表示为延时算子D 的多项式。在一般情况下,输入序列可表示为[6]:

...M(D)2

321D m D m m ++= (2-1) 变量D 的幂的次数等于相对于时间起点的单位延时数目,时间起点通常选在第1个输出比特,ml,m2,m3,m...为输入比特的二进制表示(1或0)。用D 算子多项式表示移位寄存器各级与各模2项连接关系时。若某级寄存器与某模2和相连,则多项式中相应项的系数为1,否则为0(表示无连接)。以图3.2所示(2,1,3)卷积码为例,左、右两个模2和与寄存器各级的连接关系可表达为[6]:

222

11)(1)(D D D G D D G ++=+= (2-2)

通常把表示移位寄存器与模2和连接关系的多项式称为生成多项式,因为由它们可以用多项式相乘计算出输出序列。卷积码的图解与解析表示方法各有特点。用延时算子多项式表示卷积码编码器的生成多项式最为方便。网格图对于分析卷积码的译码算法十分有用。

3 卷积码的译码

3.1 卷积码译码的概述

卷积码的译码方式有三种[2]:(1)1963年由梅西((Massey)提出的门限译码,这是一种基于码代数结构的代数译码,类似于分组码中的大数逻辑译码;(2) 1963年由费诺(Fano)改进的序列译码,这是基于码的树状图结构上的一种准最佳的概率译码;(3) 1967年由维特比提出的Viterbi算法。这是基于码的网(trellis)图基础上的一种最大似然译码算法,是一种最佳的概率译码方法[8]。其中,代数译码,利用编码本身的代数结构进行译码,不考虑信道本身的统计特性。该方法的硬件实现简单,但性能较差,其中具有典型意义的是门限译码。另一类是概率译码,这种译码通常建立在最大似然准则的基础上。由于计算是用到了信道的统计特性.因而提高了译码性能,但这种性能的提高是以增加硬件的复杂度为代价的。常用的概率译码方法有维特比译码和序列译码。维特比译码具有最佳性能,但硬件实现复杂;门限译码性能最差,但硬件简单;序列译码在性能和硬件方面介于维特比译码和门限译码之间。

3.2 卷积码的最大似然译码

卷积码概率译码的基本思路是[3]:以接收码流为基础,逐个计算它与其他所有可能出现的、连续的网格图路径的距离,选出其中可能性最大的一条作为译码估值输出。概率最大在大多数场合可解释为距离最小,这种最小距离译码体现的正是最大似然的准则。卷积码的最大似然译码与分组码的最大似然译码在原理上是一样的,但实现方法上略有不同。[2]主要区别在于:分组码是孤立地求解单个码组的相似度,而卷积码是求码字序列之间的相似度。基于网格图搜索的译码是实现最大似然判决的重要方法和途径。用格图描述时,由于路径的汇聚消除了树状图中的多余度,译码过程中只需考虑整个路径集合中那些使似然函数最大的路径。如果在某一点上发现某条路径已不可能获得最大对数似然函数,就放弃这条路径,然后在剩下的“幸存”路径中重新选择路径。这样一直进行到最后第L级(L为发送序列的长度)。由于这种方法较早地丢弃了那些不可能的路径,从而减轻了译码的工作量,Viterbi译码正是基于这种想法。对于(n, k, K )卷积码,其网格图中共2kL种状态。由网格图的前K-1条连续支路构成的路径互不相交,即最初2k_1条路径各不相同,当接收到第K条支路时,每条路径都有2条支路延伸到第K级上,而第K级上的每两条支路又都汇聚在一个节点上。在Viterbi译码算法中,把汇聚在每个节点上的两条路径的对数似然函数累加值进行比较,然后把具有较大对数似然函数累加值的路径保存下来,而丢弃另一条路径,经挑选后第K 级只留下2K条幸存路径。选出的路径同它们的对数似然函数的累加值将一起被存储起来。由于每个节点引出两条支路,因此以后各级中路径的延伸都增大一倍,

但比较它们的似然函数累加值后,丢弃一半,结果留存下来的路径总数保持常数。由此可见,上述译码过程中的基本操作是,“加-比-选”,即每级求出对数似然函数的累加值,然后两两比较后作出选择。有时会出现两条路径的对数似然函数累加值相等的情形,在这种情况下可以任意选择其中一条作为“幸存”路径。

卷积码的编码器从全零状态出发,最后又回到全零状态时所输出的码序列,称为结尾卷积码。因此,当序列发送完毕后,要在网格图的终结处加上(K-1)个己知的信息作为结束信息。在结束信息到来时,由于每一状态中只有与已知发送信息相符的那条支路被延伸,因而在每级比较后,幸存路径减少一半。因此,在接收到(K-1)个己知信息后,在整个网格图中就只有唯一的一条幸存路径保留下来,这就是译码所得的路径。也就是说,在己知接收到的序列的情况下,这条译码路径和发送序列是最相似的。

由上述可见,Viterbi译码过程并不复杂,译码器的运行是前向的、无反馈的。它接收一段,计算一段,选择一段最可能的码段(分支),从而达到整个码序列是一个有最大似然函数的序列。传输序列很长时,判决需要的长延时和相当大的存储量是我们无法承受的。

因此,实际应用中采用截短Viterbi算法,即不需要接收到所有序列才进行判决,当译码器接收并处理完了固定的T (T <

3.3 VITEBI 译码的关键步骤

3.3.1 输入与同步单元

输入同步单元为译码器提供正确的支路同步,每次正确地输出属于一条支路的n个比特。显然,当支路定时失步时,译码过程中将会出现大量的差错,只要能检测出这种状态,即能有效地调整支路同步。一种方法是监视路径量度的增长率;另一种方法是检查网格图的路径合并性质。当译码器出现失步时,网格图中幸存路径合并的速率比同步时慢得多[2]。

3.3.2 支路量度计算

每当接收到一条新支路的一组n个量度值(硬判决时为n比特),支路量度计算单元就对网格图中每一条不同的支路确定一新的量度值。对R=k/n码来说,每次将有2个不同的量度值。在软判决Viterbi译码时,支路量度值不但随支路不同而异,而且还与接收信号的量化值有关[2]。

3.3.3 路径量度的存储与更新

在此单元中,支路量度与以前所存储的路径量度相加,然后对汇聚到同一节

点处的支路进行路径量度比较,选择一条路径量度最小的路径保留下来[2]。

3.3.4 信息序列的存储与更新

一种最佳的也是最常用的方法是基于最大似然译码。对于R=1/n卷积码而言,每接收一组新的支路信息,在各个状态的路径存储器中存入经“加一比一选”电路选出的一位假想信息比特,同时将最先存入路径存储器的一位比特输出给判决单元。因此,每接收到一条新支路,路径存储器就更新一次它所存储的假想信息序列[2]。

3.3.5 判决与输出单元

在R=1/n卷积码最佳译码时,应选择具有最小路径量度的假想信息序列中最早存入的一个比特做译码输出[2]。

4 结论

4.1 卷积码的仿真

本文通过MATLAB下的SIMULINK仿真。首先建立卷积码的仿真模块并组合起来。

图4-1卷积码的编码译码框图

如上图4-1的信号流程可以表示为先由Bernoulli Binary Generator(贝努利二进制序列产生器)产生一个0,1等概序列,经过Convolutional Encoder(卷积编码器)对输入的二进制序列进行卷积编码,并用BPSK调制方式调制信号。加入信道噪声(高斯白噪声)后再经过BPSK解调制后送入Viterbi Decoder(Viterbi 译码器)进行硬判决译码。最后经过Error Rate Calculation(误码统计)后由Display (显示)输出。然后通过Selector(数据选通器)将结果输出到To workspace(工作区间)。

4.1.1 SIMULINK仿真模块的参数设置以及重要参数的意义

在建立如图4-1的仿真模块后,对各个模块分别一一进行设置后并运行仿真。

图4-2贝努利二进制序列产生器模块的设置框图

如上图4-2是贝努利二进制序列产生器模块的设置框图,其中参数有三项:第一项probability of a zero取值为0.5,表示0和1出现的概率相等。Initial seed 表示随机种子数。不同的随机种子数将产生不同的二进制序列,特定的随机种子数可以产生一个特定的二进制序列。Sample time=0.0001表示抽样时间,也就是说输出序列中每个二进制符号的持续时间是0.0001秒。Samples per frame 表示每帧的抽样数用来确定每帧的抽样点的数目。Frame-based outputs 是用来确定帧的输出格式。

图4-3 BPSK调制器模块的设置框图

如上图4-3是BPSK调制器模块的设置框图中有二项,第一项是Phase offset(rad)(相位偏移),这里设置为0。第二项是Samples per symbol(输出信号采样数)这里设置为1。

图4-4卷积编码器模块的设置框图

如上图4-4是卷积编码器模块的设置框图。其中Trellis structure(Trellis结构)中通过poly2trellis()函数把卷积码的约束长度,生成多项式以及反馈多项式转换成Trellis结构的形式。如上面是(2,1,3)卷积码的参数设置。(3,[6,7])说明约束长度是3,生成多项式是(八进制)6和7,无反馈多项式。后面还要用到的(2,1,7)的参数是(7,[171,133])是约束长度是7,生成多项式是171和133。Reset是复位方式,这里设置为on each frame,它表示卷积码编码器在每帧数据开始之前自动对寄存器复位。

图4-5误比特统计模块的设置框图

如上图4-5是误比特统计模块的设置框图。其中Receive delay表示接收延迟,意思是在通信接收端口需要对接收到的信号进行解调,解码或解交织而带来一定的延迟,使得到达误码统计模块接收端的信号滞后于发送端的信号。为了补偿这种延迟这里设置为0。Computation delay表示计算延迟,在仿真过程中,有时间需要忽略最初的若干个输入数据就通过计算延迟来实现。这里设置为0。Computation mode表示计算模式,帧的计算模式(Entire frame),误码统计模块对发送端和接收端的所有输入数据进行统计。output data是输出数据,这里设置为

Port的意思是表示把统计数据从端口中输出。workspace表示把统计数据输出到工作区。

图4-6 数据选通器模块的设置框图

如上图4-6是数据选通器模块的设置框图。对应图4-1看Elements是指输出端口的个数为1。Input port width表示输入端口的个数为3。

图4-7卷积码译码器模块的设置框图

如上图4-7是卷积码译码器模块的设置框图。Trellis structure: Trellis结构(前面已说明)。Decision type是指判决类型,有3种:(1)Unquantized(非量化)(2)Hard Decision(硬判决),(3)Soft Decision(软判决)Traceback depth表示反馈深度。它的值会影响译码精度和解码延迟。Operation mode是指操作模式。在Truncated模式下,解码器在每帧数据结束的时候总能恢复到全0状态,它与卷积编码器的on each frame复位方式相对应。

4.2 改变卷积码的参数仿真以及结论

4.2.1 不同回溯长度对卷积码性能的影响

下面将以(2,1,7)卷积码来建立模块仿真。将译码模块中的Traceback depth 分别设置为20,35,45并在一个图中画出这三种方式下的误码性能曲线得到下图4-8。从上到下的三条曲线分别是Traceback depth为20,35,45。可以看出:回溯长度是在Viterbi 译码过程中一个很重要的参数,他决定了译码延迟,随着他的不断变化,误码性能也随误比特率曲线可以清楚地看到,当回溯长度一定时,随着信道噪声的逐渐减小,系统的误比特率逐渐降低;当回溯长度逐渐增加,系统的误比特率随之逐渐降低,但是当回溯程度τ增加到τ≥5 N 时( N 为编码的约束长度) ,误比特率数值趋于稳定,因此,在确定回溯长度时既要考虑到随着τ的增加误比特率随之降低的趋势,也要考虑到译码延迟会变大,在选取回溯长度时,通常取τ= 5 N。

图4-8 不同回溯长度对误码性能的影响

分析不同回溯长度对卷积码误码性能的影响时用到的程序如下:

x=-10:5;

y=x;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

hold on;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima1');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

hold on;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima2');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

4.2.2 不同码率对卷积码误码性能的响

下面图4-9是通过改变卷积码的码率为1/2和1/3而得到的二条对比曲线。上面的一条曲线是码率为1/2,下面的是码率为1/3。卷积码的码率R = k/ n,他是卷积码的一个重要参数,当改变卷积码的码率时,系统的误码性能也将随之发生变化。从图4-9中的误比特率曲线可以看出,当码率一定时,随着信道噪声的逐渐减小,系统的误比特率也逐渐减小,当改变系统码率时,随着卷积码码率的逐渐提高,系统的误比特率也呈现出增大的趋势,也就是说码率越低,系统的误比特率就越小,误码性能就越好。

图4-9卷积码不同码率对误码性能的影响

分析不同码率对卷积码误码性能的影响时用到的程序如下:

x=0:5;

y=x;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima1');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

hold on;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima2');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

4.2.3 不同约束长度对卷积码的误码性能影响

如下图4-10,对于码率一定的卷积码,当约束长度N 发生变化时,系统的误码性能也会随之发生变化, 我们以码率R = 1/ 2的(2 ,1 ,3)和(2,1,7)卷积码为例展开分析。上面的曲线是(2,1,3)卷积码的误码性能曲线。下面的曲线是(2,1,7)卷积码的误码性能曲线。从图4-4中的误比特率曲线可以清楚地看到,随着约束长度的逐渐增加,系统的误比特率明显降低,所以说当码率一定时,增加约束长度可以降低系统的误比特率,但是随着约束长度的增加,译码设备的复杂性也会随之增加,所以对于码率为1/ 2 的卷积码,我们在选取约束长度时一般为3~9 。

图4-10 不同约束长度对卷积码误码性能的影响分析不同约束长度对卷积码误码性能影响用到的程序如下:

x=0:5;

y=x;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

hold on;

for i=1:length(x)

SNR=x(i);

sim('yima1');

y(i)=mean(BitErrorRate);

end

semilogy(x,y);

通过上面从(1)回溯长度;(2)码率;(3)约束长度这三个卷积码的重要参数的变化后对译码性能的分析,我们得到在卷积码的编码,译码过程中有很多条件是不可能同时满足的。所以我们要根据具体情况来选择合适的参数。

结论

通过本次课题的研究,针对Viterbi算法在理论和实现两方面分别进行了较深的研究。理论方面,在深入了解了用于卷积码的Viterbi译码算法基本原理后,进一步将其拓展到SIMULINK模块仿真方面的应用,主要给出了基于Matlab的卷积编码和Viterbi算法应用过程。在实现方面,本文重点研究的是用SIMULINK 实现不同码率;不同约束长度;不同回溯长度下的卷积码的误码性能的对比研究.最后仿真得到对比图,达到了研究的预期目的。

经过自己的努力和曾老师的耐心指导,毕业设计顺利按时完成。它是对我们把本科四年所学的理论知识运用到实践中的一次系统的检验。从接到题目到设计结束的过程中经历了很多,总的来说可以概括为以下几点。

(1)设计中要用到的Simulink仿真软件是我第一次接触,所以刚接到题目时无从下手,后来通过上网和借助图书馆的书籍,学习这门新的软件,学习过程中遇到很多困难,但通过自己的努力和老师的帮助,最终掌握了仿真的基本方法。

(2)由于面临找工作的问题,和此次设计工作的时间安排上有一定的冲突。为了顺利完成设计工作,老师安排了每周的工作量和所要达到的目标,自己也制定了相应的时间表,以求更充分的利用时间。

(3)刚开始在设计的步骤和方法上比较混乱,后通过借阅各种资料和请教老师,有了明确的工作方向和清晰的设计步骤,使我能在更短的时间内很好的完成了本次毕业设计。

由于时间原因,本文的工作在很多方面未能更深入地研究下去。如对于Viterbi译码的软,硬判决的误码性能对比和应用还有必要进一步研究。

系统仿真示例

Flexsim应用案例示例 示例一港口集装箱物流系统仿真 (根据:肖锋,基于Flexsim集装箱码头仿真平台关键技术研究,武汉:武汉理工大学硕士学位论文,2006改编) 1、港口集装箱物流系统概述与仿真目的 1.1港口集装箱物流系统概述 1.2港口集装箱物流系统仿真的目的 2、港口集装箱物流系统的作业流程 2.1港口集装箱物流系统描述 2.2港口集装箱物流系统作业流程 2.3港口集装箱物流系统离散模型分析 3、港口集装箱物流系统仿真模型 3.1港口集装箱物流系统布局模型设计 3.2港口集装箱物流系统设备建模 3.3港口集装箱物流系统仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据的结果分析 小结与讨论 示例二物流配送中心仿真 (根据:XXX改编) 1、物流配送中心概述与仿真目的 1.1物流配送中心简介 1.2仿真目的 2、配送中心的作业流程描述 2.1配送中心的功能 2.2配送中心的系统流程

3、配送中心的仿真模型 3.1配送中心的仿真布局模型设计 3.2配送中心的设备建模 3.3配送中心的仿真 4、仿真运行及数据分析 4.1仿真运行及数据处理 4.2仿真数据结果分析 4.3系统优化 小结与讨论 “我也来编书”示例 示例一第X章排队系统建模与仿真学习要点 1、排队系统概述 2、排队系统问题描述 3、排队系统建模 4、排队系统仿真 5、模型运行与结果分析 小结 思考题与习题(3-5题) 参考文献 1、李文锋,袁兵,张煜.2010.物流系统建模与仿真(第6章) 北京:科学出版社 2、王红卫,谢勇,王小平,祁超.2009.物流系统仿真(第6章) 北京:清华大学出版社 3、马向国,刘同娟.2012.现代物流系统建模、仿真及应用案例(第5章)

PCB仿真设计毕业论文

PCB仿真设计毕业论文 【摘要】 随着微电子技术和计算机技术的不断发展,信号完整性分析的应用已经成为解决高速系统设计的唯一有效途径。借助功能强大的Cadence公司SpecctraQuest 仿真软件,利用IBIS模型,对高速信号线进行布局布线前信号完整性仿真分析是一种简单可行行的分析方法,可以发现信号完整性问题,根据仿真结果在信号完整性相关问题上做出优化的设计,从而缩短设计周期。 本文概要地介绍了信号完整性(SI)的相关问题,基于信号完整性分析的PCB 设计方法,传输线基本理论,详尽的阐述了影响信号完整性的两大重要因素—反射和串扰的相关理论并提出了减小反射和串扰得有效办法。讨论了基于SpecctraQucst的仿真模型的建立并对仿真结果进行了分析。研究结果表明在高速电路设计中采用基于信号完整性的仿真设计是可行的, 也是必要的。 【关键字】 高速PCB、信号完整性、传输线、反射、串扰、仿真

Abstract With the development of micro-electronics technology and computer technology,application of signal integrity analysis is the only way to solve high-speed system design. By dint of SpecctraQuest which is a powerful simulation software, it’s a simple and doable analytical method to make use of IBIS model to analyze signal integrity on high-speed signal lines before component placement and routing. This method can find out signal integrity problem and make optimization design on interrelated problem of signal integrity. Then the design period is shortened. In this paper,interrelated problem of signal integrity, PCB design based on signal integrity, transmission lines basal principle are introduced summarily.The interrelated problem of reflection and crosstalk which are the two important factors that influence signal integrity is expounded. It gives effective methods to reduce reflection and crosstalk. The establishment of emulational model based on SpecctraQucst is discussed and the result of simulation is analysed. The researchful fruit indicates it’s doable and necessary to adopt emulational design based on signal integrity in high-speed electrocircuit design. Key Words High-speed PCB、Signal integrity、Transmission lines、reflect、crosstalk、simulation

基于matlab的2-3卷积码编码译码设计与仿真

西南科技大学 方向设计报告 课程名称:通信工程方向设计 设计名称:2/3卷积码编译码器仿真与性能分析 姓名: 学号: 班级: 指导教师: 起止日期:2011.12.12-2012.1.6 西南科技大学信息工程学院制

方向设计任务书 学生班级:学生姓名:学号: 设计名称:2/3卷积码编译码器仿真与性能分析 起止日期:2011.12.12-2012.1.6指导教师: 设计要求: (1)分析2/3卷积码编码器结构; (2)分析2/3卷积码译码的Viterbi算法; (3)基于SIMULINK进行2/3卷积码的纠错性能仿真; 方向设计学生日志 时间设计内容 12.15-12.17 查看题目及设计要求。 12.18-12.23 查阅相关资料,设计方案。 12.23-12.27 编写报告及调试程序。 12.28-12.29 完善修改课程设计报告。 12.30-12.31 答辩。

方向设计考勤表 周星期一星期二星期三星期四星期五 方向设计评语表 指导教师评语: 成绩:指导教师: 年月日

2/3卷积码编译码器仿真与性能分析 摘要: 卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现,同时它具有较强的纠错能力。随着纠错编码理论研究的不断深入,卷积码的实际应用越来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和Viterbi译码原理。并在SIMULINK模块设计中,完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的模块仿真。最后,通过在仿真过程中分别改变卷积码的重要参数来加深理解卷积码的这些参数对卷积码的误码性能的影响。经过仿真和实测,并对测试结果作了分析。 关键词: 卷积码编码器、viterbi译码器、SIMULINK

卷积码的编解码Matlab仿真

卷积码的编解码Matlab仿真摘要 卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现,同时它具有较强的纠错能力D随着纠错编码理论研究的不断深入,卷积码的实际应用越来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和译码原理o并在SIMULINK模块设计中,完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的模块仿真。最后,通过在仿真过程中分别改变卷积码的重要参数来加深理解卷积码的这些参数对卷积码的误码性能的影响。经过仿真和实测,并对测试结果作了分析。得出了以下三个结论z (1)当改变卷积码的码率时,系统的误码性能也将随之发生变化。 (2)对于码率一定的卷积码,当约束长度N发生变化时,系统的误码性能也会随之发生变化。 (3)回溯长度也会不同程度上地影响误码性能。 关键词:卷积码:码率:约束长度:回溯长度

Simulation and Research on Encoding and Decoding of Convolution Code Abstract Convolution code has a superior performance of the channel code. It is easy to coding and decoding.An d it has a strong ability to correct e盯ors. As correcting coding theory has a long development,the practice of convolution code is more and more extensive.In由1S由esis,the principle of convolution coding and decoding is introduced simply白rstly. Then由e whole simulation module process of encoding,decoding and the Error Rate Calculation is completed in由is design. Finally,in order to understand 由eir performances of error rate,many changes in parameters of convolution code are calculated in the simulation process.Af ter simulation and me皿UTe,an analysis of test results is presented.Th e following由ree conclusions are draw: (l)Wh en the rate of convolution Code ch皿ges,HER performance of the systemwill change. (2) For a certain rate of convolution code,when由ere is a change in the constraint length of N,BER perfonnance of由e system will change. (3) Re位ospec咀ve length will affect BE R. Key words: convolution code; rate; cons缸aint leng由; retrospective length;

(完整版)基于matlab的通信系统仿真毕业论文

创新实践报告
报 告 题 目: 学 院 名 称: 姓 名:
基于 matlab 的通信系统仿真 信息工程学院 余盛泽
班 级 学 号: 指 导 老 师: 温 靖

二 O 一四年十月十五日
目录
一、引言........................................................................................................................ 3 二、仿真分析与测试 ................................................................................................... 4
2.1 随机信号的生成 ............................................................................................................... 4 2.2 信道编译码 ........................................................................................................................ 4 2.2.1 卷积码的原理 ........................................................................................................ 4 2.2.2 译码原理 ................................................................................................................ 5 2.3 调制与解调 ....................................................................................................................... 5 2.3.1 BPSK 的调制原理 .................................................................................................. 5 2.3.2 BPSK 解调原理 ...................................................................................................... 6 2.3.3 QPSK 调制与解调 ................................................................................................. 7 2.4 信道 .................................................................................................................................... 8

实验九 (2,1,5)卷积码编码译码技术

实验九 (2,1,5)卷积码编码译码技术 一、实验目的 1、掌握(2,1,5)卷积码编码译码技术 2、了解纠错编码原理。 二、实验内容 1、(2,1,5)卷积码编码。 2、(2,1,5)卷积码译码。 三、预备知识 1、纠错编码原理。 2、(2,1,5)卷积码的工作原理。 四、实验原理 卷积码是将发送的信息序列通过一个线性的,有限状态的移位寄存器而产生的编码。通常卷积码的编码器由K级(每级K比特)的移位寄存器和n个线性代数函数发生器(这里是模2加法器)组成。 若以(n,k,m)来描述卷积码,其中k为每次输入到卷积编码器的bit数,n 为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字,m为编码存储度,也就是卷积编码器的k元组的级数,称m+1= K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k 元组输入码元编成n元组输出码元,但k和n通常很小,特别适合以串行形式进行传输,时延小。与分组码不同,卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关,还与前面m-1个输入的k元组有关,编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大,而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下,卷积码的性能优于分组码。 编码器 随着信息序列不断输入,编码器就不断从一个状态转移到另一个状态并同时输出相应的码序列,所以图3所示状态图可以简单直观的描述编码器的编码过程。因此通过状态图很容易给出输入信息序列的编码结果,假定输入序列为110100,首先从零状态开始即图示a状态,由于输入信息为“1”,所以下一状态为b并输出“11”,继续输入信息“1”,由图知下一状态为d、输出“01”……其它输入信息依次类推,按照状态转移路径a->b->d->c->b->c->a输出其对应的编码结果“110101001011”。 译码方法 ⒈代数 代数译码是将卷积码的一个编码约束长度的码段看作是[n0(m+1),k0(m+1)]线性分组码,每次根据(m+1)分支长接收数字,对相应的最早的那个分支上的信息数字进行估计,然后向前推进一个分支。上例中信息序列 =(10111),相应的码序列 c=(11100001100111)。若接收序列R=(10100001110111),先根据R 的前三个分支(101000)和码树中前三个分支长的所有可能的 8条路径(000000…)、(000011…)、(001110…)、(001101…)、(111011…)、(111000…)、(110101…)和(110110…)进行比较,可知(111001)与接收

卷积码的编码及解码Viterbi解码Word版

卷积码的编码及解码(Viterbi 解码) 一、实验目的 1、了解卷积码的基本原理; 2、掌握卷积码编码的电路设计方法; 2、掌握卷积码 Viterbi 译码的基本方法和电路设计方法。 二、实验仪器 1、移动通信实验箱一台; 2、台式计算机一台; 三、实验原理 1.卷积码编码原理 卷积码是一个有限记忆系统,它也将信息序列切割成长度 k的一个个分组,与分组码不 同的是在某一分组编码时,不仅参看本时刻的分组而且参看本时刻以前的 L 个分组。我们把 L+1 称为约束长度。 2.卷积码的译码算法(硬判决 Viterbi 译码) Viterbi译码算法是一种最大似然算法,它不是在网络图上依次比较所有可能的路径, 而是接收一段,计算,比较一段,保留最有可能的路径,从而达到整个码序列是一个最大似然序列。Viterbi解码算法的基本步骤如下: 1、从某一时间单位j=m开始,对进入每一状态的所有长为j段分支的部分路径,计算部分路径度量。对每一状态,挑选并存储一条有最大度量的部分路径及 其部分度量,称此部分路径为留选(幸存)路径。 2、j增加1,把此时刻进入每一状态的所有分支度量,和同这些分支相连的前一时刻的留选路径的度量相加,得到了此时刻进入每一状态的留选路径,加以存储并删去其他所有的路径。因此留选路径延长了一个分支。 3、若j

MATLAB仿真论文

信息与通信工程学院MATLAB仿真论文 题目:基于matlab的系统仿真 班级: 13级电信三班谢丽娟 姓名:谢丽娟 学号: 14132200845

目录 摘要 (2) 一、关于MATLAB的基本知识 (2) 1.1 MATLAB的介绍 (2) 1.2 SIMULINK的介绍 (2) 二、无环流可逆调速系统 (2) 2.1 无环流可逆调速系统简介 (2) 2.2逻辑无环流调速系统的原理图 (3) 三、主电路的组成及其工作原理主电路的组成及其工作原理 (3) 四、仿真系统的设计 (3) 4.1电流环结构图的简化 (3) 4.2 电流调节器结构的选择 (3) 4.3转速调节器设计转速环结构图的简化 (4) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.4 转速调节器设计 (5) 4.5 转速调节器的参数计算 (5) 4.6 逻辑控制器设计 (5) 4.7逻辑控制器的组成 (6) 五、逻辑无环流直流可逆调速系统仿真的建模 (6) 5.1逻辑控制直流可逆调速原理和仿真模型 (6) 5.2逻辑控制器模块 (7) 5.3电平检测 (7) 5.4延时电路 (8) 5.5连锁保护 (8) 六、仿真结果 (8) 摘要

许多生产机械要求电动机既能正传,又能反转,而且常常还需要快速的启动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,也就是需要可逆的调速系统,采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题,但是,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流,称作环流。 又环流可逆系统虽然具有反响快,过渡平滑等优点,但设置几个环流电抗器终究是个累赘。因此,当工艺过程对系统过度特性的平滑性要求不高时,特别是对于大容量的系统,常采用既没有直流平均环流又没有瞬时脉动环流的无环流可逆系统。 本文介绍了逻辑无环流可逆直流调速系统的基本原理及其构成,并对其控制电 路进行了计算和设计。 运用了一种基于 Matlab 的 Simulink 和 Power System 工具箱、 面向系统电气原理结构图的仿真新方法,实现了逻辑控制电流可逆调速系统的仿真。 关键词: 直流电机;环流;逻辑无环流可逆调速;Matlab 仿真 一、关于MATLAB 的基本知识 1.1 MATLAB 的介绍 MATLAB 是矩阵实验室的简称,是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C 、Fortran )的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 1.2 SIMULINK 的介绍 Simulink 是MATLAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点,并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采 样时间进行建模,它也支持多速率系统,也就 是系统中的不同部分具有不同的采样速率。 为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ,这个 创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且 用户可以立即看到系统的仿真结果。 二、无环流可逆调速系统 2.1 无环流可逆调速系统简介 许多生产机械要求电动机既能正传,又能反转,而且常常还需要快速的启动和制动,这就需要电力拖动系统具有四象限运行的特性,也就是需要可逆的调速系统,采用两组晶闸管反并联的可逆调速系统解决了电动机的正、反转运行和回馈制动问题,但是,如果两组装置的整流电压同时出现,便会产生不流过负载而直接在两项晶闸管之间流通的短路电流,称作环流。这样的环流对负载无益,因此应该予以抑制或消除。 逻辑无环流系统目前生产中应用最为广 泛的可逆系统,当一组晶闸管工作时,用逻辑电路封锁另一组晶闸管的触发脉冲,使他完全处于阻断状态,确保两组晶闸管不同时工作,从根本上切断了环流的通路,这就是逻辑控制的无环流可逆系统。 逻辑无环流调速系统主电路和系统控制电路的系统组成 主电路采用两组晶闸管装置反并联线路;由于没有环流,不用设置环流电抗器;仍保留平波电抗器Ld ,以保证稳定与运行时电流波形连续;控制系统采用典型的转速、电流双闭环方案;电流环为内环,转速环为外环。为了实现 转速和电流两种负反馈分别起作用,可在系统

典型零件的数控编程与加工仿真毕业论文样式

山东职业学院 毕业设计(论文)题目: 系别: 专业: 班级: 学生姓名: 指导教师: 完成日期: 山东职业学院毕业设计(论文)任务书

山东职业学院 毕业设计指导书 设计题目典型零件的数控编程与加工仿真 班级 姓名 指导教师宋嘎 2011年11月 一、设计题目:典型零件的数控编程与加工仿真 二、背景与目的 数控加工的广泛运用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构都带来了深刻的变化,是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。如何良好地运用数控机床,发挥其高精度、高效率等特点,是制造行业从业人员面临的一个大问题;另一方面,高职院校数控技术专业正是要培养这种掌握数控工艺和加工技术的高端技能型人才。因此,应该使学生熟练掌握数控加工工艺的制定,数据程序的编制和数控机床的操作等技能,使他们毕业后能够快速上岗,从而提高就业竞争能力。

在三年的学习中,机电一体化技术专业的毕业生系统地学习了本课题所涉及到的《机械设计基础》、《机械制造技术基础》、《机加工设备》、《数控编程与加工》等专业理论知识,为使学生更加全面地掌握所学理论知识,做到融会贯通,在将来的就业竞争、生存竞争中立于不败之地,特设这一课题。 本课题设计目的: 1、熟练掌握典型零件的车削加工工艺 2、熟练掌握典型零件的铣削加工工艺 3、熟练掌握FANUC 0i系统的程序编制 4、掌握计算机二维绘图和三维造型的应用 5、熟练掌握宇龙数控仿真软件的应用 三、设计过程及内容 (一)计算机绘图 利用Cimatron E软件完成零件的三维造型,并生成二维工程图。 (二)零件的数控加工工艺分析 1.零件图样分析 2.基准选择 3.加工方法与加工方案的确定 4.工序和工步的划分 5.走刀路线的确定 6.工艺装备的选择 7.切削用量的确定 注:工艺分析务必按以上步骤进行,不可省略。 (三)编制加工工艺文件 工件安装和原点设定卡片 数控加工走刀路线图 数控加工工序卡片 数控加工刀具卡片 注:此部分应置于毕业论文的附录中 (四)编写程序

基于MATLAB的卷积码的分析与应用

基于MATLAB的卷积码的分析与应用

毕业设计(论文)任务书

基于MATLAB的卷积码的分析与应用 摘要 随着现代通信的发展,特别是在未来4G通信网络中,高速信息传输和高可靠性传输成为信息传输的两个主要方面,而可靠性尤其重要。因为信道状况的恶劣,信号不可避免会受到干扰而出错。为实现可靠性通信,主要有两种途径:一种是增加发送信号的功率,提高接收端的信号噪声比;另一种是采用编码的方法对信道差错进行控制。前者常常受条件限制,不是所有情况都能采用。因此差错控制编码得到了广泛应用。 介绍了多种信道编码方式,着重介绍了卷积码的编码方法和解码方式。介绍了MATLAB的使用方法、编程方法、语句、变量、函数、矩阵等。介绍了TD-SCDMA通信系统和该系统下的卷积码,搭建了系统通信模型。编写卷积码的编码和解码程序。用MATLAB仿真软件对TD-SCDMA系统的卷积码编解码进行仿真。对其纠正错码性能进行验证,并且对误码率进行仿真和分析。卷积码的编码解码方式有很多,重点仿真Viterbi算法。Viterbi算法就是利用卷积码编码器的格图来计算路径度量,选择从起始时刻到终止时刻的惟一幸存路径作为最大似然路径。沿着最大似然路径回溯到开始时刻,所走过的路径对应的编码输出就是最大似然译码输出序列。它是一种最大似然译码方法,当编码约束长度不大、或者误码率要求不是很高的情况下,Viterbi译码器设备比较简单,计算速度快,因而Viterbi译码器被广泛应用于各种领域。 关键词:卷积码;信道编码;TD-SCDMA;MATLAB

目录 毕业设计(论文)任务书 ............................................................................................I 摘要........................................................................................................................... II Abstract......................................................................................... 错误!未定义书签。第1章绪论 . (1) 1.1课题研究的背景和来源 (1) 1.2主要内容 (2) 第2章相关理论介绍 (3) 2.1信道编码 (3) 2.1.1 信道编码的分类 (3) 2.1.2 编码效率 (3) 2.2线性分组码 (3) 2.3循环码 (5) 2.4卷积码 (6) 2.4.1 卷积码简介 (7) 2.4.2 卷积码的编码 (7) 2.4.3 卷积码的解码 (13) 第3章MATLAB应用 (21) 3.1数和算术的表示方法 (21) 3.2向量与矩阵运算 (21) 3.2.1 通过语句和函数产生 (21) 3.2.2 矩阵操作 (22) 3.3矩阵的基本运算 (22) 3.3.1 矩阵乘法 (22) 3.3.2 矩阵除法 (23) 3.4MATLAB编程 (23) 3.4.1 关系运算 (23) 3.4.2 控制流 (25) 第4章卷积码的设计与仿真 (27) 4.1TD-SCDMA系统 (27) 4.1.1 系统简介 (27) 4.1.2 仿真通信系统模型 (27)

基于MATLAB对卷积码的性能分析

基于MATLAB对卷积码的性能分析 【摘要】本文对比了在加性高斯白噪声(AWGN)信道下经BPSK调制后的数据不编码与添加卷积编码后接收到的信道输出的误码性能,并通过对比对卷积码性能进行分析。采用MATLAB自编函数对[2,1,8]卷积码以及维特比译码进行仿真,且对其性能进行分析。由于卷积码有性能floor,编码增益随信噪比降低而体现不明显。仿真结果表明:当信噪比等于-1dB时,一个序列通过加性高斯白噪声信道后接收到的信道输出误比特率大于10-1,且该序列运用[2,1,8]卷积码编码,维特比译码(硬判决)后所得的序列误比特率升高。当信噪比为2dB时,一个序列通过加性高斯白噪声信道后接收到的信道输出误比特率约为4*10-2,且该序列运用[2,1,8]卷积码编码,维特比译码后所得的序列误比特率小于10-3,误码率远低于不编码时的误码率。因此卷积码适用于信道输出误码率比较低时候。 【关键词】维特比译码;卷积码;误比特率;马尔科夫性 1.引言 卷积码的编码器是由一个有k位输入、n位输出,且具有m位移位寄存器构成的有限状态的有记忆系统,通常称它为时序网络。[1]编码器的整体约束长度为v,是所有k个移位寄存器的长度之和。具有这样的编码器的卷积码称作[n,k,v]卷积码。对于一个(n,1,v)编码器,约束长度v等于存储级数m。卷积码是由k个信息比特编码成n(n>k)比特的码组,编码出的n比特码组值不仅与当前码字中的k个信息比特值有关,而且与其前面v个码组中的v*k个信息比特值有关。 卷积码有三种译码方式:序列译码、门限译码和概率译码。其中,概率译码根据最大似然译码原理在所有可能路径中求取与接收路径最相似的一条路径,具有最佳的纠错性能,[2]维特比译码是概率译码中极重要的一种方式。 序列译码和门限译码则不一定能找出与接收路径最相似的一条路径。不同于维特比译码,门限译码与序列译码所需的计算量是可变的且对于给定信息分组的最终判决仅仅基于(m+1)个接收分组,而不是基于整个接收序列。[3]与维特比译码所使用的对数似然量度不同,序列译码所使用的量度为Fano量度。在接收序列受扰严重的情况下,序列译码的计算量大于维特比译码所需的固定计算量,虽然序列译码要求的平均计算次数通常小于维特比译码。在采用并行处理的情况下,维特比译码的速度会优于序列译码。在同样码率和存储级数的条件下,门限译码的性能比维特比译码低大约3dB。 维特比译码的数据输出方式有硬判决及软判决两种方式,本文选取生成多项式为561,753的(2,1,8)卷积码对硬判决的性能进行分析,并依据维特比译码的原理以及卷积码的特性,对卷积码编码和维特比译码过程在加性高斯白噪声(AWGN)信道下进行仿真,并且根据仿真结果对维特比译码(硬判决)的结果

基于simulink的通信系统仿真本科毕设论文

摘要 随着科学技术的发展,计算机仿真技术呈现出越来越强大的活力,它大大节省了人力、物力和时间成本,在当今教学、科研、生产等各个领域发挥着巨大的作用。使用MATLAB和SIMULINK作为辅助教学软件,一方面可以摆脱繁杂的大规模计算;另一方面还可以使学生有机会自己动手构建模型,所花费的代价要远小于实际建模。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具,目前已被越来越多的工程技术人员所青睐,它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观,而且已经在各个领域得到了广泛的应用。 本文主要探究数字频带通信系统的各种传输方式的优良特性,分别为ASK、FSK、PSK、QPSK几种基本但是非常重要的方式,并通过使用MATLAB中SIMULINK功能对各种方式进行仿真,展示数字通信系统的工作过程,最后通过数字信号的分析可以得出各种数字通信方式的误码率,并且分析得出QPSK为最佳的传输方式。主要由于QPSK信号的相位是四个正交的点,这样相对别的方式拥有最好的欧氏距离,也就是说抗干扰能力最强,而且QPSK信号产生非常简单,所以QPSK在日常数字传输中得到广泛应用。 关键字:数字通信系统,Matlab,ASK,FSK,PSK,仿真.

Abstract With the development of science and technology, computer simulation technology becomes more and more powerful vitality, it saves the manpower, material resources and time , it plays an important role in the teaching, scientific research, production and other fields. MATLAB with its powerful function in simulation software in many science and engineering talent showing itself, it becomes the most popular international computing software tools. MATLAB not only has strong function and easy operation, the user can concentrates on the research questions, and it doesn't need to spend too much time on programming. MATLAB and SIMULINK are used as the auxiliary teaching software, one can get rid of the large-scale complicated computation; on the other hand, also can make the students have the opportunity to do-it-yourself model construction, the cost to be far less than the actual modeling. Simulink is Mathworks's famous Simulink simulation environment based on Matlab platform as a professional and functional simulation tool with powerful and simple operation, it has been favored by more and more engineering and technical personnel, it builds the modeling method building is simple and intuitive, and has been in various fields has been widely applied. The excellent properties of various transmission methods this paper mainly research on digital band communication system, respectively ASK, FSK, PSK, QPSK several basic but very important, and by using the SIMULINK function in MATLAB of various simulation, to show the reader the work process of digital communication system, finally, through the analysis of digital signal can be obtained. Rate of various digital communication mode, and analysis of the transmission mode of QPSK the best. Mainly due to the phase of the QPSK signal is four orthogonal, so relative to other ways to have the best Euclidean distance, that is to say the anti-interference ability is the strongest, and the QPSK signal generation is very simple, so

毕业设计范例-仿真类

石家庄邮电职业技术学院 毕业设计 动态路由RIP协议的配置及功能仿真 2011 届电信工程系专业移动通信技术 班级电xxxxxxxx班 学号 xxxxxxxx 姓名某某 指导教师张星 完成日期 2011年12月30日

石家庄邮电职业技术学院 毕业设计任务书 姓名某某学号xxxxxxxx 专业移动通信技术班级电xxxxxxxx班毕业设计题目动态路由RIP协议的配置及功能仿真 指导教师姓名张星职称或职务讲师工作单 位 石家庄邮电职业技 术学院 一、毕业设计内容 学习路由器动态路由RIP协议的配置,并在模拟器环境下通过实验达到熟练应用的目的。 二、基本要求 独立完成路由器动态路由RIP协议的配置; 掌握基本的路由协议知识,熟悉动态路由协议的配置及功能。 三、重点研究问题 在模拟器环境下实现动态路由RIP的配置以及检测 四、主要设计方法(或步骤) (1)使用YS-RouteSim 路由器模拟器搭建出基本实验环境 (2)整理分析相关资料;确定将要实现的目标; (3)制定配置方案;实施配置; (4)测试并验证 主要参考文献、资料: [1] 周昕,数据通信与网络技术,清华大学出版社,2004 [2] 魏亮,路由器原理与应用,人民邮电出版社,2005 [3]白建军,路由器原理与设计,人民邮电出版社,2002 计划进度: 2010年10月1日-2009年10月8日,确定毕业论文题目、下达毕业论文任务书 2010年10月23日-2009年11月23日,完成毕业设计论文初稿 2010年11月24日-2009年12月3日,进行毕业论文中期检查 2010年12月4日-2009年12月18日,修改毕业论文初稿,提交最终稿 2010年12月21日-2009年12月29日,准备毕业答辩 指导教师签字:年月日

MATLAB实现卷积码编译码-

本科生毕业论文(设计) 题目:MATLAB实现卷积码编译码 专业代码: 作者姓名: 学号: 单位: 指导教师: 年月日

目录 前言----------------------------------------------------- 1 1. 纠错码基本理论---------------------------------------- 2 1.1纠错码基本理论 ----------------------------------------------- 2 1.1.1纠错码概念 ------------------------------------------------- 2 1.1.2基本原理和性能参数 ----------------------------------------- 2 1.2几种常用的纠错码 --------------------------------------------- 6 2. 卷积码的基本理论-------------------------------------- 8 2.1卷积码介绍 --------------------------------------------------- 8 2.1.1卷积码的差错控制原理----------------------------------- 8 2.2卷积码编码原理 ---------------------------------------------- 10 2.2.1卷积码解析表示法-------------------------------------- 10 2.2.2卷积码图形表示法-------------------------------------- 11 2.3卷积码译码原理---------------------------------------------- 15 2.3.1卷积码三种译码方式------------------------------------ 15 2.3.2V ITERBI译码原理---------------------------------------- 16 3. 卷积码编译码及MATLAB仿真---------------------------- 18 3.1M ATLAB概述-------------------------------------------------- 18 3.1.1M ATLAB的特点------------------------------------------ 19 3.1.2M ATLAB工具箱和内容------------------------------------ 19 3.2卷积码编码及仿真 -------------------------------------------- 20 3.2.1编码程序 ---------------------------------------------- 20 3.3信道传输过程仿真-------------------------------------------- 21 3.4维特比译码程序及仿真 ---------------------------------------- 22 3.4.1维特比译码算法解析------------------------------------ 23 3.4.2V ITERBI译码程序--------------------------------------- 25 3.4.3 VITERBI译码MATLAB仿真----------------------------------- 28 3.4.4信噪比对卷积码译码性能的影响 -------------------------- 28

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