《移动通信》课程设计--通信系统中差错控制的研究

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1、移动通信课程设计移动通信移动通信课课 程程 设设 计计 报报 告告课程设计名称：课程设计名称： 通信系统中差错控制的研究通信系统中差错控制的研究 系系 ： 三系三系 学生姓名：学生姓名： 陈陈 班班 级：级： 11 通信（通信（1） 学学 号：号： 201103061 成成 绩：绩： 指导教师：指导教师： 马英辉马英辉 开课时间：开课时间： 2013-2014 学年学年 2 学期学期移动通信课程设计移动通信课程设计目录目录1、课程设计目的12、设计任务书13、进度安排34、具体要求45、 基本原理45.1 分组码（循环码）编码与译码原理.45.1.1 循环码编码原理55.1.2 循环码的译码原

2、理.55.2 卷积码编码与译码原理.85.2.1 卷积码的编码原理85.2.2 卷积码的译码原理96、 Simulink 单元模块设计.126.1 分组码的差错控制系统仿真模型.126.1.1 总体设计框图126.1.2 信源子系统126.1.3 信道146.1.4 信宿子系统156.2 卷积码的差错控制系统仿真模型.176.2.1 总体设计框图176.2.2 信源子系统176.2.3 信道196.2.4 信宿子系统207、MATLAB 程序及程序编制.248、运行程序过程中产生的问题及采取的措施259、总结和展望2510、参考文献26移动通信课程设计移动通信课程设计01 1、课程设计目的、课

3、程设计目的 移动通信也是一门实践性非常强的课程，实验教学在整个课程的教学中占据了非常重要的地位。在学生学习了现代通信原理、数字信号处理（DSP 技术）等课程后，学生已经具有了一定的理论基础和实验技能，在此基础上本实验课程开设的主要作用和目的在于：1 帮助学生更好地理解移动通信系统，掌握各种移动通信系统的模型2 帮助学生熟悉常用的通信系统仿真平台，学习仿真模型的设计，掌握通信系统的仿真方法，学会利用仿真软件对系统性能进行评价；2 2、设计任务书、设计任务书题目通信系统中差错控制的研究课 程 设 计 目 的移动通信也是一门实践性非常强的课程，实验教学在整个课程的教学中占据了非常重要的地位。在学生学

4、习了现代通信原理、数字信号处理（DSP技术）等课程后，学生已经具有了一定的理论基础和实验技能，在此基础上本实验课程开设的主要作用和目的在于：1 帮助学生更好地理解移动通信系统，掌握各种移动通信系统的模型2 帮助学生熟悉常用的通信系统仿真平台，学习仿真模型的设计，掌握通信系统的仿真方法，学会利用仿真软件对系统性能进行评价；课程设计的主要内容课程设计的主要内容：应用 MATLAB/SIMULINK 设计出基于分组码的差错控制系统仿真模型和基于卷积码的差错控制系统仿真模型，并通过 MATLAB 对系统进行性能仿真分析。课程设计的要求：1、运用 SIMULINK 建立基于分组码的差错控制系统仿真模型（

5、1）该模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，（2）信源部分的数据源是随机的二进制序列。(子系统实现)移动通信课程设计1和要求（3）信道部分采用二进制对称信道。（4）信宿部分用子系统实现。（5）调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。2、运用 SIMULINK 建立基于卷积码的差错控制系统仿真模型（1）该模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，（2）信源部分的数据源是随机的二进制序列，随机的二进制序列要经过卷积编码，经过编码的数据要进行调制。(子系统实现)（3）信道部分对调制后的信号进行加噪，采用加性高斯白噪声。（4）信宿部分完成信号的解调和译码（维特比译码） 。(子系统实现)（5）调通链路，能够

6、按照要求实现各项基本功能。（6）运用 MATLAB 编写 M 文件，绘制出不同编码方式、不同信噪比下维特比译码的误比特率的关系曲线图进行分析。课程设计报告的要求：本次课程设计的目的和意义；1、 仿真的系统的基本原理；2、 详细的设计过程、各模块参数的说明、仿真波形；3、 给出分析结果、调试总结及心得体会；4、 参考文献（在报告中参考文献要做标注，不少于 8 篇）课 程 设 计 的 工 作 进 度 安排序号内 容时间（天）1学习和熟悉仿真软件 Matlab/Simulink12系统的总体设计及各模块设计23总体系统仿真、调试14验收设计成果及上交设计报告（电子稿和打印稿）15合 计5移动通信课程

7、设计2成 绩 评 定 办 法成绩评定:（1）平时成绩：无故旷课一次，平时成绩减半；无故旷课两次平时成绩为 0 分，无故旷课三次总成绩为 0 分。迟到 15 分钟按旷课处理（2）设计成绩：按照实际的设计过程及最终的实现结果给出相应的成绩。（3）设计报告成绩：按照提交报告的质量给出相应的成绩。主 要 参 考 书1邓华等.MATLAB 通信仿真及应用实例详解M.人民邮电出版社.2003 年2李贺冰.Simulink 通信仿真教程M.国防工业出版社.2006 年3孙屹.MTALAB 通信仿真开发手册M.国防工业出版社.2005 年教研室意见教研室主任（签字）： 年 月 日系（部）意见系主任（签字）：

8、年 月 日3 3、进度安排、进度安排星期一 学习和熟悉仿真软件Matlab/Simulink星期二 系统的总体设计及各模块设计星期三 系统的总体设计及各模块设计移动通信课程设计3星期四 总体系统仿真、调试星期五 验收设计成果及上交设计报告（电子稿和打印稿)4 4、具体要求、具体要求4.1 运用 SIMULINK 建立基于分组码的差错控制系统仿真模型（1）该模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，（2）信源部分的数据源是随机的二进制序列。(子系统实现)（3）信道部分采用二进制对称信道。（4）信宿部分用子系统实现。（5）调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。4.2 运用 SIMULINK 建立基于

9、卷积码的差错控制系统仿真模型（1）该模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，（2）信源部分的数据源是随机的二进制序列，随机的二进制序列要经过卷积编码，经过编码的数据要进行调制。(子系统实现)（3）信道部分对调制后的信号进行加噪，采用加性高斯白噪声。（4）信宿部分完成信号的解调和译码（维特比译码） 。(子系统实现)（5）调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。（6）运用 MATLAB 编写 M 文件，绘制出不同编码方式、不同信噪比下维特比译码的误比特率的关系曲线图进行分析。5 5、 基本原理基本原理5.1 分组码（循环码）编码与译码原理循环码是线性分组码的一种，所以它具有线性分组码的一般特性，此外

10、还具有循环性。循环码的编码和解码设备都不太复杂，且检(纠)错能力强。它不但可以检测随机的错误，还可以检错突发的错误。 （n,k）循环码可以检测长为n-k 或更短的任何突发错误，包括首尾相接突发错误。循环码是一种无权码，循环码编排的特点是相邻两个数码之间符合卡诺图中的邻接条件，即相邻两个数码之间只有一位码元不同，码元就是组成数码的移动通信课程设计4单元。符合这个特点的有多种方案，但循环码只能是表中的那种。循环码的优点是没有瞬时错误，因为在数码变换过程中，在速度上会有快有慢，中间经过其它一些数码形式，称它们为瞬时错误。这在某些数字系统中是不允许的，为此希望相邻两个数码之间仅有一位码元不同，即满足邻

11、接条件，这样就不会产生瞬时错误。循环码就是这样一种编码，它可以在卡诺图中依次循环得到。循环码又称格雷码（ Grey Code ） 。循环码最大的特点就是码字的循环特性，所谓循环特性是指：循环码中任一许用码组经过循环移位后，所得到的码组仍然是许用码组。若（ ）为一循环码组，则（ ）、（ ）、还是许用码组。也就是说，不论是左移还是右移，也不论移多少位，仍然是许用的循环码组。5.1.1 循环码编码原理(1)有信息码构成信息多项式 m(x)= +其中高幂次为 k-1;1km1kx0m(2)用乘以信息多项式 m(x)，得到的 m(x)最高幂次为 n-1,该过程n kxn kx相当于把信息吗（，）移位到了

12、码字德前 k1km2km1m0m个信息位，其后是 r 个全为零的监督位;(3)用 g(x)除 m(x)得到余式 r(x),其次数必小于 g(x)的次数，即小于n kx（n-k）,将此 r(x)加于信息位后做监督位，即将 r(x)于 m(x)相加，n kx得到的多项式必为一码多项式。5.1.2 循环码的译码原理纠错码的译码是该编码能否得到实际应用的关键所在。译码器往往比编码较难实现，对于纠错能力强的纠错码更复杂。根据不同的纠错或检错目的，循环码译码器可分为用于纠错目的和用于检错目的的循环码译码器。 通常，将接收到的循环码组进行除法运算，如果除尽，则说明正确传输；如果未除尽，则在寄存器中的内容就是

13、错误图样，根据错误图样可以确定一种逻辑，来确定差错的位置，从而达到纠错的目的。用于纠错目的的循环码移动通信课程设计5的译码算法比较复杂，感兴趣的话可以参考一些参考书。而用于检错目的循环码，一般使用 ARQ 通信方式。检测过程也是将接受到的码组进行除法运算，如果除尽，则说明传输无误；如果未除尽，则表明传输出现差错，要求发送端重发。用于这种目的的循环码经常被成为循环冗余校验码，即CRC 校验码。CRC 校验码由于编码电路、检错电路简单且易于实现，因此得到广泛的应用。在通过 MODEM 传输文件的协议如 ZMODEM、XMODEM 协议中均用到了CRC 校验技术。在磁盘、光盘介质存储技术中也使用该方

14、法。 在 SystemView 中没有提供专用的 CRC 循环冗余校验码编码器，读者可根据有关参考书设计一个相应的仿真电路。如果不想亲自动手设计，可以在CDMA 库（IS95）中找到一个现成的专用的 CRC 编码器和译码器。该图符（FrameQ）是的接入信道的数据帧品质指示编码器，其中使用了多种不同比特率的数据模型，通过 CRC 校验来判断接入信道的质量好坏。其中规定每一帧的长度为 20ms 的数据。一个典型 IS-95-A 标准规定的 9600 信道的 CRC测试码的长度为 192 比特，其中信息位 172 位、校验位 12 比特、尾部全零8 比特。感兴趣的读者可以加入一个速率为860bps

15、（192bit/0.2ms860）的 PN 数据，然后观察经过 CRC 编码后的波形。并可用对应的译码器译码观察输出波形是否与输入的PN 码一致。当码字 c 通过噪声信道传送时，会受到干扰而产生错误。如果信道产生的错误图样是 e，译码器收到的 n 重接受矢量是 y,则表示为： y=c+e （13）上式也可以写成多项式形式：y(x)=c(x)+e(x) （14）译码器的任务就是从 y(x)中得到，然后求的估值码字( )e x= y(x)+ （15） ( )c x( )e x并从中得到信息组。( )m x循环码译码可按以下三个步骤进行：（1）有接收到的 y(x)计算伴随式 s(x);（2）根据伴随式 s(x)找出对应的估值错误图样；( )e x（3）计算= y(x)+ ，得到估计码字。若=c(x),则( )c x( )e x( )c x( )c x移动通信课程设计6译码正确，否则，若c(x)，则译码错误。( )c x 由于 g(x) 的次数为 n - k 次，g(x) 除 E(x) 后得余式（即伴随式）的最高次数为 n-k-1 次，故 S(x) 共有 2n-k 个可能的表达式，每一个表达式对应一个错误格式。可以知道(7,4）