2023年線性分組碼實(shí)驗(yàn)報(bào)告

綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告TOC\o"1-5"\h\z專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào):姓名:實(shí)驗(yàn)所屬課程：信息論與編碼實(shí)驗(yàn)室（中心）：信息技術(shù)軟件實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師：2小教師評(píng)閱意見(jiàn)：s=signal;Ioadlowpassl%載入低通濾波器s=[s,zeros(1,fix(length(Iowpassl)/2))];spa=filter(Iowpassl,l,s);Ipfs=spa(fix(Iength(lowpass1)/2)+1:end);demosignal=口；fori=():length(c):Iength(Ipfs)—length(c)if(1pfs(i+length(c)/2)>0)demosigna1=[demosignal,1];eIsedemosignal=[demosignal,0];endendendfunctionferror,signal_yima]=yima(demosignal,H)signal_yima=reshape(demosignal,Iength(demosignal)/7,7)error=[];forj=l:length(demosignal)/7E=[l,l,1,1,1,1,11；%初始化錯(cuò)誤圖樣R=signaI_yima([j],:)S=m(H'),2);fori=1:7后與S相加T=H(:,[i]);B=mod(S+T',2);ifall(B(:)==0)E(1,i)=1;eIseE(l,i)=0;end;end;0d(R*%S為隨著矩陣%用f。r循環(huán)取出H中每一列,然E%得到錯(cuò)誤圖樣ifE==O%糾錯(cuò)后得到%糾錯(cuò)后得到%糾錯(cuò)后得到err=R;七個(gè)數(shù)據(jù)%糾錯(cuò)后得到elseerr=mod(R+E,2)end%最終得到error=[error,err];%最終得到糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)end署名：實(shí)險(xiǎn)成績(jī):一、題目線性分組碼編譯碼實(shí)臉二、仿真規(guī)定.分別用不同的生成矩陣進(jìn)行（7,4）線性分組碼的編碼，經(jīng)調(diào)制解調(diào)后譯碼，并比較兩種線性分組碼的糾錯(cuò)能力。.掌握線性分組碼的編碼原理、編碼環(huán)節(jié)和譯碼方法。.熟悉matIab軟件的基本操作，學(xué)會(huì)用matlab軟件進(jìn)行線性分組碼的編碼和譯碼。三、仿真方案具體設(shè)計(jì)編碼：本實(shí)驗(yàn)采用的是（7,4）線性分組碼，線性分組碼的編碼由監(jiān)督矩陣和生成矩陣實(shí)現(xiàn)，監(jiān)督矩陣H為（3X4）的矩陣，由監(jiān)督方程和（4X4）的單位矩陣構(gòu)成，生成矩陣G為（4X7）的矩陣，由（4X4）的單位矩陣和監(jiān)督矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：1、將要編碼的序列先整形，整為4列2、假如序列不能被4整除在后邊補(bǔ)0使其能被4整除3、將整形后的序列與生成矩陣G相乘即得到編碼后的碼字在本實(shí)驗(yàn)中，分別生成兩種生成矩陣，在產(chǎn)生了生成矩陣后根據(jù)輸入的四位信息位和生成矩陣相乘即可得到編碼矩陣。譯碼：在譯碼過(guò)程中，我們運(yùn)用錯(cuò)誤圖樣和隨著式來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)。1、設(shè)一個(gè)接受碼字矩陣為R,R*H'=S（模2乘），則S為碼字相應(yīng)的隨著式矩陣假如S=0則說(shuō)明接受碼字無(wú)差錯(cuò)；2、假如S不為0,查看矩陣S中不為。的那行所在行數(shù)，該行即收碼字錯(cuò)誤所在行i;3、將S轉(zhuǎn)置，將不為。的一列與H每一列進(jìn)行比較，找到H中相同列，該列的列數(shù)即為錯(cuò)誤所在列；4、由環(huán)節(jié)2和3得到錯(cuò)誤具體位置，模2加相應(yīng)的錯(cuò)誤圖樣就可得到對(duì)的碼字。BPSK調(diào)制：BPSK調(diào)制運(yùn)用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，振幅和頻率保持不變。雙極性的全占空矩形脈沖序列與正弦載波相乘就得到調(diào)制信號(hào)。因此進(jìn)行調(diào)制時(shí)一方面進(jìn)行碼形變換變?yōu)殡p極性的，再經(jīng)乘法器與載波相乘得到調(diào)制信號(hào)。其具體實(shí)現(xiàn)方法如下：1、將0、1序列變?yōu)?、1序列；2、將序列與載波相乘，為'1'時(shí)與載波相位相同，為時(shí)與載波相位相反。BPSK解調(diào):解調(diào)是產(chǎn)生一個(gè)與載波頻率相同的本地載波，與經(jīng)信道加噪后的調(diào)制信號(hào)相乘，得到解調(diào)信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)抽樣判決得出原始信號(hào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是從接受信號(hào)中恢復(fù)出原基帶信號(hào)。解調(diào)的方法分為兩類(lèi)：相干解調(diào)和

非相干解調(diào)（如包絡(luò)檢波）。相干解調(diào)也稱(chēng)同步檢波，合用于所有線性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。其關(guān)鍵是必須在已調(diào)信號(hào)的接受端產(chǎn)生與信號(hào)載波同頻同相的本地載波。本次仿真實(shí)驗(yàn)采用的是相干解調(diào)法，調(diào)制信號(hào)與想干載波相乘，通過(guò)低通濾波器，再抽樣判決得到原信號(hào)。通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)與載波頻率相同的本地載波，與經(jīng)信道加噪后的調(diào)制信號(hào)相乘，得到解調(diào)信號(hào)，然后通過(guò)低通濾波器濾波器再抽樣判決，得出解調(diào)后的原始信號(hào)。四、仿真結(jié)果及結(jié)論實(shí)驗(yàn)仿真圖如下：10°10°通過(guò)上面仿真圖我們可以看出，通過(guò)隨機(jī)產(chǎn)生30000個(gè)數(shù)據(jù)，再通過(guò)反復(fù)記錄誤比特?cái)?shù)100次，并取其平均值，得到了誤碼率曲線，最終生成兩條線并可以進(jìn)行直觀的對(duì)比。在仿真過(guò)程中，在我發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越大，兩條曲線重合的就越緊密，這說(shuō)明即使是在不同的生成矩陣中，用同一種編碼和調(diào)制方式產(chǎn)生的誤碼率曲線都相差不大。五、總結(jié)與體會(huì)本次仿真實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行不同(7,4)線性分組碼的糾錯(cuò)能力的比較，通過(guò)進(jìn)行隨機(jī)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、生成矩陣的產(chǎn)生以及信道編碼譯碼等環(huán)節(jié)，最終仿真得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。剛開(kāi)始的時(shí)候?qū)τ诰€性分組碼的編碼還不太理解，通過(guò)查閱資料以及看老師的課件最終了解了這次編碼實(shí)驗(yàn)的原理，也有了思緒。之后就是進(jìn)行matIab程序的編寫(xiě)和調(diào)試，在調(diào)試程序時(shí)也碰到了許多問(wèn)題，比如編譯碼老是犯錯(cuò)，最后通過(guò)查閱資料和和同學(xué)討論才得到了解決。通過(guò)這次仿真實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了有關(guān)線性分組碼的編碼原理，并且通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的仿真對(duì)其有了更加進(jìn)一步的了解。這次實(shí)驗(yàn)不僅使我鞏固了理論知識(shí)，也鍛煉了自己對(duì)編碼問(wèn)題的解決能力。六、重要仿真代碼主函數(shù)：clearaII;clc;N=30O;aIter=100;datarate=10O0;fc=datarate;fs=fc*16;Gl=eye(4,4);%產(chǎn)生4*4的單位矩陣g2=[0,1,1:10,1,0];G2=[1,0,1;10,1,1];G=[G1,G2];%設(shè)立生成矩陣為Gg=[Gl,g2];H2=eye(3,3);%產(chǎn)生3*3的單位矩陣作為監(jiān)督矩陣H和h的后三列H=[G2',H2];%監(jiān)督矩陣Hh=[g7,H2]:%監(jiān)督矩陣hBER1=[];%初始化誤碼率BER1,用來(lái)記錄監(jiān)督矩陣為H時(shí)的誤碼率BER2=[];forsnr=15:0.5:—%信噪比err1=0;err2=0;fori=1:alter[ensignal_l,Xl]=information(N,G)%編碼后數(shù)據(jù)XI為編碼后生成的碼組signa1_1=ensignaI_1*2-1;%變?yōu)殡p極性[ensignaI_2,X2]=information(N,g)signal_2=ensignal_2*2-1;modusignal_l=modu(signal—l,datarate,fc,fs);%BPSK調(diào)制modusignal_2=modu(signal_2,datarate,fc,fs);yl=awgn(modusignaI_1,snr/measured');%加噪y2=awgn(modusignal_2,snr,'measured');demosignal_l=bpskdemo(datarate,fc,fs,y1);%BPSK解調(diào)demosignal_2=bpskdemo(datarate,fc,fs,y2);[errorl,signaI_yima]=yima(demosigna1_1,H);%譯碼[error2,signal_yima]=yima(demosignal_2,h);s1=1]；s2=口；[m,n]=size(X1);fori=l:m%遍歷每一行sl=[s1,Xl(i,:)];s2=[s2,X2(iend%error1%error1為%error1為err1=errl+sum(abs(error1-si))H%error1為err2=err2+sum(abs(error2-s2))endBER1=[BERl,errl/(alter*N/4*7)]%誤碼率計(jì)算BER2=[BER2,err2/(alter*N/4*7)]endfigure(1)semilogy(-l5:0.5:-5,BER1,'r*);holdonsemilogy(-15:0.5:-5,BER2,'g');xlabel('信噪比')；ylabeI('誤碼率')；gridon功能函數(shù)：function|signaI,X]=information(N,G)m=randint(1,N);x=reshape(m,Iength(m)/4,4)；%分組編碼X=mod(x*G,2);%進(jìn)行編碼n=length(m)/4*7;signal=reshape(X,l,n);%把編碼后的碼字信息轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S數(shù)組functionmodusignal=modu(signal,dataRate,fc,fs)%采用BPSK調(diào)制方式”=linspace(0,1,fs/fc);carrier=sin(2*pi*fc*t);modusignaI=[];fori=l:length(signal)modusignal=[modusignal,carrier*signa1(i)];endendfunctiondemosignal=bpskdemo(datarate,fc,fs,sig