循環(huán)碼仿真 通信課程設(shè)計_百度文庫

1、摘 要本文主要是利用MATLAB中的SIMULINK通信系統(tǒng)仿真模型庫進行循環(huán)碼建模仿真，其中包含有循環(huán)碼的編碼，譯碼和仿真過程中的誤碼率的計算和分析，并將它們顯示出來，除此之外，還調(diào)用通信系統(tǒng)功能函數(shù)進行編程，繪制頻譜及誤碼率關(guān)系曲線圖。從而得出一條類似于拋物線的頻譜與誤碼率關(guān)系的曲線。針對信號與系統(tǒng)課程及電子信息類專業(yè)的特點, 提出將MATLAB引入到信號與系統(tǒng)課程的教與學中, 既能加強學生對理論知識的掌握及提高解決實際問題的能力, 又能為課堂教學及教學方法和手段的改革增添活力。關(guān)鍵詞:循環(huán)碼；MATLAB；編碼；譯碼；誤碼率目 錄1 課程設(shè)計目的12 課程設(shè)計要求13 相關(guān)知識14 課程

2、設(shè)計分析55 仿真66結(jié)果分析 97 參考文獻 11循環(huán)碼仿真1 課程設(shè)計目的（1）鞏固并擴展通信原理課程的基本概念，基本理論，分析方法和實現(xiàn)方法（2）學習和掌握MATLAB和SIMULINK軟件的使用，并用它們進行建模，了解其設(shè)計方法；（3）培養(yǎng)創(chuàng)新思維和設(shè)計能力（4）增強軟件編程實現(xiàn)能力和解決能力。2 課程設(shè)計要求（1）掌握循環(huán)碼的編碼與譯碼的相關(guān)知識；（2）能夠設(shè)計程序并建立模型；（3）通過程序調(diào)出并運行模型，并產(chǎn)生誤碼率與頻譜的關(guān)系曲線圖。3 相關(guān)知識3.1循環(huán)碼3.1.1循環(huán)碼多項式為了利用代數(shù)理論研究循環(huán)碼，可以將碼組用代數(shù)多項是來表示，這個多項式被稱為碼多項式，對于許用循環(huán)碼，可

3、以將它的碼多項式表示為：對于二進制碼組，多項式的每個系數(shù)不是0就是1，x僅是碼元位置的標志。因此，這里并不關(guān)心x的取值。3.1.2.生成多項式和生成矩陣（全0碼字除外）稱為生成多項式，用g(x表示?？梢宰C明生成多項式g(x具有以下特性：（1）g(x是一個常數(shù)項為1的r=n-k次多項式；（2）g(x是的一個因式；（3）該循環(huán)碼中其它碼多項式都是g(x的倍式。為了保證構(gòu)成的生成矩陣G的各行線性不相關(guān)，通常用g(x來構(gòu)造生成矩陣，這時，生成矩陣G可以表示為：其中，因此，一旦生成多項式g(x確定以后，該循環(huán)碼的生成矩陣就可以確定，進而該循環(huán)碼的所有碼字就可以確定。例如，一種（7，3）循環(huán)碼的全部碼元：

4、碼元編號信息位監(jiān)督位碼元編號信息位監(jiān)督位1000000051000111200010116100110030010101710100104011100081111111表3.1 一種（7，3）循環(huán)碼的全部碼元3.2編碼在編碼時，首先需要根據(jù)給定循環(huán)碼的參數(shù)確定生成多項式g(x，也就是從的因子中選一個（n-k）次多項式作為g(x；然后，利用循環(huán)碼的編碼特點，即所有循環(huán)碼多項式A(x都可以被g(x整除，來定義生成多項式g(x。根據(jù)上述原理可以得到一個較簡單的系統(tǒng)循環(huán)碼編碼方法：設(shè)要產(chǎn)生（n,k）循環(huán)碼，m(x表示信息多項式，則其次數(shù)必小于k，而的次數(shù)必小于n，用除以g(x，可得余數(shù)r(x，r(x的

5、次數(shù)必小于（n-k），將r(x加到信息位后作監(jiān)督位，就得到了系統(tǒng)循環(huán)碼。下面就將以上各步處理加以解釋。（1）用。這一運算實際上是把信息碼后附加上（n-k）個“0”。例如，信息碼為110，它相當于。當n-k7-34時，它相當于1100000。而希望的到得系統(tǒng)循環(huán)碼多項式應當是。（2）求r(x。由于循環(huán)碼多項式A(x都可以被g(x整除，也就是：因此，用除以g(x，就得到商Q(x和余式r(x，即這樣就得到了r(x。 （3）編碼輸出系統(tǒng)循環(huán)碼多項式A(x為： 例如，對于（7，3）循環(huán)碼，若選用信息碼110時，則：就相當于這時的編碼輸出為：11001013.3譯碼在譯碼時，對于接收端譯碼的要求通常有兩個

6、：檢錯與糾錯。達到檢錯目的的譯碼十分簡單，通過判斷接收到的碼組多項式T(x是否能被生成多項式g(x整除來確定。當傳輸中未發(fā)生錯誤時，也就是接收的碼組與發(fā)送的碼組相同，即A(x=T(x，則接收的碼組T(x必能被g(x整除；若傳輸中發(fā)生了錯誤，則A(xT(x，T(x被g(x除時可能除不盡而有余項,即有因此，可以根據(jù)余項是否為零來判斷碼組中有無錯碼。需要指出的是，有錯碼的接收碼組也有可能被g(x整除，這時的錯碼就不能檢出了。這種錯誤被稱為不可檢錯誤，不可檢錯誤中的錯碼數(shù)必將超過這種編碼的檢錯能力。在接收端為糾錯而采用的譯碼方法自然比檢錯要復雜許多，容易理解，為了能夠糾錯，要求可糾正的錯誤圖樣必須與一

7、個特定余式有一一對應關(guān)系。這里，錯誤圖樣是指 中錯碼矩陣E的各種具體取值的圖案，余式是指接收碼組A（x）被生成多項式g(x除所得的余式。因為只存在上述一一對應的關(guān)系時，才可能從上述余式唯一地決定錯誤圖樣，從而糾正錯碼。因此，原則上糾錯可以分為以下三步進行：（1）用生成多項式g(x除接收碼A(x，得出余式r(x；（2）按余式r(x，用查表的方法或通過某種計算得到錯誤圖樣E(x。例如，通過計算校正子S和利用表的關(guān)系，就可以確定錯碼的位置。（3）從A（x）中減去E(x，便得到已經(jīng)糾正錯誤的原發(fā)送碼組T(x。這種方法叫做捕錯解碼法。通常，一種編碼可以有不同的幾種糾錯解碼方法。對于循環(huán)碼來說，除了用捕錯

8、解碼法外，還有大數(shù)邏輯解碼等算法 。作判決的有不同，有硬判決和軟判決等方法。4 課程設(shè)計分析4.1設(shè)計思想4.2原理圖圖4.2 循環(huán)碼實現(xiàn)原理圖5仿真5.1分模塊參數(shù)設(shè)置5.1.1 Bernoulli Random Binary Generator模塊（1）功能：伯努力隨機二進制信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生二進制隨機信號并將它輸出 （2）主要參數(shù)設(shè)置圖圖5.1 信號發(fā)生器參數(shù)設(shè)置圖5.1.2 Binary Cyclic Encoder模塊（1）功能：二進制循環(huán)碼編碼器,用于將產(chǎn)生的二進制信號進行編碼（2）主要參數(shù)設(shè)置圖圖5.2 編碼器參數(shù)設(shè)置圖5.1.3 Binary Symmertric Chann

9、el 模塊（1）功能：二進制循環(huán)碼均衡信道模塊（2）主要參數(shù)設(shè)置圖圖5.3 均衡信道參數(shù)設(shè)置圖5.1.4 Binary Cyclic Dncoder模塊（1）功能：二進制循環(huán)碼譯碼器,用于將產(chǎn)生的二進制信號進行譯碼（2）主要參數(shù)設(shè)置圖圖5.4 譯碼器參數(shù)設(shè)置圖5.1.5 Error Rate Calculation模塊和 Display 模塊（1）功能：誤碼率顯示模塊，用于計算和顯示此配置參數(shù)情況下的誤碼率（2）主要參數(shù)設(shè)置圖 圖5.5 誤碼率參數(shù)顯示模塊參數(shù)設(shè)置圖圖5.6誤碼率參數(shù)計算模塊參數(shù)設(shè)置圖6結(jié)果分析6.1仿真結(jié)果圖6.1誤碼顯示圖圖6.2 誤碼率與頻譜關(guān)系曲線圖（1）誤碼部分一共分

10、為兩個部分，第一個部分是Error Rate Calculation（誤碼率計算），它可以設(shè)定輸出To workspace（到工作空間）。輸出的數(shù)據(jù)是一個n行（與輸入數(shù)據(jù)數(shù)目相等）3列的矩陣。第1列是誤碼率，第2列是誤碼的數(shù)量，第3列是碼元的總數(shù)就是前面所說的n。所以Display模塊的三行分別表示誤碼率為0.02059，誤碼的數(shù)量為206，碼元的總量是1e+004。（1）結(jié)果所示的是一個誤碼率與頻譜關(guān)系曲線圖，它的橫坐標表示的是二進制均衡信道的誤碼概率，范圍在0 , 0.05,步長為0.01；縱坐標表示的是經(jīng)過差錯控制后仿真系統(tǒng)的誤碼率，范圍在0 , 0.05,步長為0.01。6.2小結(jié)在這

11、次基于MATLAB的通信原理課程設(shè)計中，我最大的收獲是對MATLAB軟件的使用有了更深的了解，尤其是simulink仿真板塊的運用，更加熟練，此外，對循環(huán)碼的理論知識有了進一步的認識。剛拿到題目的時候遇到很多的困難，當時通信原理的理論學習并沒有學習到循環(huán)碼的章節(jié)，并且在網(wǎng)上并沒能找到很多資源，但是通過查找了大量的循環(huán)碼理論知識和MATLAB仿真應用的書籍之后，開始調(diào)試程序，并進一步了解MATLAB編程的關(guān)鍵字的運用，并且熟悉運用軟件simulink、建模仿真、分析，在調(diào)試過程中不斷出錯，查閱資料之后進行不斷的修正和更改，得出最終的結(jié)果。這次MATLAB課程設(shè)計不僅僅加深了對課程理論知識的了解，并更加熟悉了計算機語言，軟件的應用。并讓我了解，學習知識不僅僅只在課本上，還有更多更廣的渠道獲得更寬廣的知識。7 參考文獻1徐明遠，林華芳. 多元數(shù)字調(diào)制傳輸特性的仿真研究. 昆明理工大學學報. 理工版，2002（4）：1