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1、作者：Pan Hon glia ng仅供个人学习摘要本课程设计主要解决信源编码和信道编码中的卷积码的数字调制，信源输出的模拟信号要转换成数字信号，就需要对信源信道进行编码译码操作，并通过 Simulink软件进行设计与仿真，进行误码率分析。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SIMULINI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
2、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 ：编译码器；simulink ;设计与仿真 卷积码；码率ABSTRACTThis course is desig ned to solve source cod ing and cha nnel cod ing convo luti onal codes in the digital modulat
3、i on, the source output an alog sig nals into digital sig nals to be conv erted to the n eed for the source and cha nnel cod ing and decod ing operati ons, and through the Simuli nk software desig n and simulati on, and the bit error rate an alysis. Convo luti onal code is a superior performa nce of
4、 cha nnel cod in g. Its en coder and decoder are relatively easy to impleme nt, and it has a stro ng error correct ion capability. Error-correcting coding theory research with the deepening of the practical applicati on of convo luti onal codes more widely. This con cise in troduct ion to the prin c
5、iples of convo lutio nal cod ing and decod ing prin ciples. SIMULINK module in the desig n, completed the cod ing and decodi ng convo luti onal code and bit error statistics of the whole process simulatio n module. Fin ally, cha nges in the simulatio n process of convo lutio nal codes, respectively,
6、 to deepe n our un dersta nding of the importa nt parameters of these parameters on convo luti onal codes convo luti onal codes error performa nce. The simulati on and measureme nt, and test results are an alyzed. Reached the follow ing three con clusi ons:(1) When the cha nge rate convo lutio nal c
7、ode, the system error performa nce will subseque ntly cha nge.(2) For a certain rate convolutional codes, when the constraint length N changes, the system BER performa nce also will be cha nged.(3) back len gth will be affected to vary ing degrees, error performa nce.Keywords: codec; simuli nk;desig
8、 n and simulati on of convo luti onal code目录第1章引言 11.1课题背景 11.2国内外研究现状 11.3本课题的意义 11.4本课题的研究方法 2第2章MATLAB组件介绍及通信系统概述 32.1 MATLAB与通信仿真的发展现状及应用 32.2通信系统概述与组成 32.3通信仿真 42.4 Simulink 仿真及工作原理 6第3章信源编码 83.1 A 律卩律编码特性 83.1.1 A律编码 83.1.2 卩律编码 83.1.3 A 律 13 折线 93.2 A律、卩律的特性比较 11第4章信道编码及译码 154.1卷积码的概念介绍 154.2
9、卷积码的编码过程介绍 154.3卷积码译码过程的概述 164.4卷积码的最大似然译码 194.5输入与同步单元 21第5章卷积码的仿真 225.1 Simuli nk 仿真模块的参数设置以及重要参数的意义 225.2简化维特比译码器的仿真 26第6章卷积码译码器的误码率分析 286.1信噪比与误码率的关系 286.2.不同回溯长度对卷积码性能的影响 296.3不同码率对卷积码误码性能的响 316.4不同约束长度对卷积码的误码性能影响 32第7章结论 35参考文献 36致谢 37第1章引言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。
10、A律编码、卩律编码以及卷积码以其高速性和可靠 性在实际应用中越来越广泛。其中1967年Viterbi译码算法的提出，使卷积码成 1为信道编码中最重要的编码方式之一。1.2国内外研究现状在对A律、卩律研究中，随着数字化技术的发展，逐步形成了使用折现分段 近似压扩特性的方法，这类方法简单且准确，因而获得了广泛的应用，并被采纳为相应的国际建议。而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卷积编码时的译
11、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本课题的意义在信源编码中，随着数字化技术的发展，逐步形成了使用折现分段近似压扩 特性的方法，这类方法简单且准确，因而获得了广泛的应用，并被采纳为相应的 国际建议。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。 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MATLA的SIMULI
12、N!下的模块对A律和卩律码以及卷积编码，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，约束长度的关系第2章MATLAB组件介绍及通信系统概述2.1 MATLAB与通信仿真的发展现状及应用MATLA是由美国的Math Works公司推出的一种科学计算和工程仿真软件， 它的名字院子Matrix Laboratory，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB!高性 能的科学计算、结果可视化和编程集中在一个易于操作的环境中，并提供大量的内置函数，具有强大的矩阵计算和绘画功能，是用于科学计算、控制
13、系统、信息 处理等领域分析、仿真和设计工作。目前，在世界范围内被科研工作者、工程技 术人员和院校师生广泛应用。Simulink是MATLA中的一种可视化仿真工具，广 泛应用于线性系统、数字控制、非线性系统以及数字信号处理的建模和仿真中。 Simulink采用模块化建模方式，每个模块都有自己的输入 /输出端口，实现其功 能 冃匕 。本课题能避开硬件系统的不足，巧妙的运用软件来仿真硬件才能实现的实验 结果，大大降低了实验设备要求，节约了人力和财力，而且有很多的库函数可以 在实验时直接调用，避免了用硬件做实验的局限性。可以更方便的做信号系统实 验，为教学和研究提供了方便。还能够锻炼一个人在面对一个具
14、体的项目时，遇到问题，分析问题，解决问题的能力；获得独立策划、实施课题，并按照既定计 划进行开发的经验，以及查找相关文献的能力。通过自己的努力使得对于 Matlab 有一个全面的、深刻的认识，并且对Matlab做界面的软件有了一定的了解，对系 统规划有了初步的认识。为以后研发工作打下坚实的基础，积累宝贵的经验。2.2通信系统概述与组成通信系统（Communication System）是用以完成信息传输过程的技术系统的 总称。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或导引媒体中的传输机理 来实现，前者成为无线通信系统，后者成为有线通信系统。由于人们对通信容量 要求越来越高，对通信的业务要求越
15、来越多样化， 所以通信系统正迅速向着宽带2 化方向发展，而光纤通信系统将在通信网中发挥越来越重要的作用。通信是将信息从发信者传递给在另外一个时空点的收信者。通信流程可用下图2-1所示基本模型图来表示。整个流程是由信源、发送设备、信道（或传输媒 质）、接收设备和收信者（信宿）五部分组成。图2-1通信系统的基本模型（1）信源信源是信息的产生者或信息的形成者。 根据信源所产生信号的性质不同，可 分为模拟信源和离散信源。（2）发送设备发送设备的基本功能是将信源和传输媒介匹配起来，即将信源产生的消息信 号变换为有利于传送的信号形式送往传输媒介。（3）信道信道是指信号传输的媒介，信号是经过信道传送到接收设备的。在信号传输过程中，必然会引入发送设备、接收设备和传输媒介的热噪声和各种 干扰和衰减，及信号在信道中传输时，会产生信道噪声。（4）接收设备接收设备的主要作用是将来自信道的带有干扰的发送信号加以处理，并从中提取原始信息，完成发送变换过程的逆变换一一解调和译码。（5）信宿信宿是将复原的原始信号转换成相应的消息。2.3通信仿真通信仿真是衡量通信系统性能的工具。实际的通信系统是一个功能结构相当 复杂的系统，对这个系统作出的任何改变都可能影响到整个系统的性能和稳定。 因此，在对原有的通信系统作
