差錯(cuò)控制系統(tǒng)的性能分析

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱(chēng)： 移動(dòng)通信37學(xué)院：學(xué)生姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：成績(jī)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)題目名稱(chēng):差錯(cuò)控制系統(tǒng)的性能分析信息工程學(xué)院開(kāi)課時(shí)間： 20152016 學(xué)年第 二 學(xué)期1、課程設(shè)計(jì)目的 32、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 33、進(jìn)度安排 54、具體要求 65、基本原理 65.1 卷積碼編碼與譯碼原理 65.1.1卷積碼的編碼原理 65.1.2卷積碼的譯碼原理 75.2 分組碼（循環(huán)碼）編碼與譯碼原理 105.2.1 循環(huán)碼編碼原理 105.2.2 循環(huán)碼的譯碼原理 116、 Simulink 單元模塊設(shè)計(jì) 146.1 卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型 146.1.1 總體設(shè)計(jì)框圖 146.1.2信源子系統(tǒng) 1

2、46.1.3信道 166.1.4信宿子系統(tǒng) 176.1.5 卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng) M文件 226.1.6 運(yùn)行結(jié)果 236.2 分組碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型 246.2.1 總體設(shè)計(jì)框圖 246.2.2 信源子系統(tǒng) 246.2.3 信道 266.2.4 信宿子系統(tǒng) 276.2.5 分組碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng) M文件 306.2.6 運(yùn)行結(jié)果 307、運(yùn)行程序過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題及采取的措施 318、心得體會(huì) 319、參考文獻(xiàn) 311、課程設(shè)計(jì)目的移動(dòng)通信也是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)課程的教學(xué)中占據(jù)了非 常重要的地位。在學(xué)生學(xué)習(xí)了現(xiàn)代通信原理、數(shù)字信號(hào)處理（DSP技術(shù)）等課程后，學(xué)生已經(jīng)具有

3、了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能， 在此基礎(chǔ)上本實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的 主要作用和目的在于：1. 幫助學(xué)生更好地理解移動(dòng)通信系統(tǒng)，掌握各種移動(dòng)通信系統(tǒng)的模型2. 幫助學(xué)生熟悉常用的通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)， 學(xué)習(xí)仿真模型的設(shè)計(jì)，掌握 通信系統(tǒng)的仿真方法，學(xué)會(huì)利用仿真軟件對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)；2、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目差錯(cuò)控制系統(tǒng)的性能分析課程設(shè)計(jì)目的移動(dòng)通信也是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)課程的教學(xué)中 占據(jù)了非常重要的地位。在學(xué)生學(xué)習(xí)了現(xiàn)代通信原理、數(shù)字信號(hào)處理（DSP技術(shù)）等課程后，學(xué)生已經(jīng)具有了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)技能，在此基礎(chǔ)上 本實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的主要作用和目的在于：1. 幫助學(xué)生更好地理解移動(dòng)通信系統(tǒng)，掌握

4、各種移動(dòng)通信系統(tǒng)的模型2. 幫助學(xué)生熟悉常用的通信系統(tǒng)仿真平臺(tái)，學(xué)習(xí)仿真模型的設(shè)計(jì)，掌握 通信系統(tǒng)的仿真方法，學(xué)會(huì)利用仿真軟件對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)；課 程 設(shè) 計(jì) 的 主 要 內(nèi) 容課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：應(yīng)用MATLAB/SIMULIN設(shè)計(jì)出基于分組碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型和基于 卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型，并通過(guò) MATLAB寸系統(tǒng)進(jìn)行性能仿真分析。 課程設(shè)計(jì)的要求：1、運(yùn)用SIMULINK聿立基于分組碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型1、該模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，2、 信源部分的數(shù)據(jù)源是隨機(jī)的二進(jìn)制序列。（子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)）3、信道部分采用二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道。4、信宿部分用子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。（5）調(diào)通鏈

5、路，能夠按照要求實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)基本功能。（6）運(yùn)用MATLAB®寫(xiě)M文件，繪制出信道比特率與編碼信號(hào)誤比特率之間 的關(guān)系曲線(xiàn)圖進(jìn)行分析。2、運(yùn)用SIMULINK建立基于卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型和要求戸聲偉信W噪(同 > 如 白。不 篇 丄伽 心 8 的 > 生引 応 ; 機(jī)刑譯|能叭 形 于 分隨儀働躺時(shí) 波 少 部，廐和wt心冊(cè) 真 不 宿列系隹基E 仿 , S "唄 汕ZTO 押曲 力t名希析 霍Mtt 必丄。行譯現(xiàn)繪分 曲川卿 幅一制進(jìn)和實(shí)行 燦M燭 説O調(diào)號(hào)調(diào)求件進(jìn)<闋九躺 UH愉皿伽吃、沁加W ;2燈 2佶黑算価st wW伽妳調(diào)成能刪冷和仲本云調(diào)汁

6、 SC似的對(duì)完r;A的要f6亦乩|>時(shí) 囲M碼分分路AT率的sind暫(« 葩必編部部鏈M特告炮檢QO犬 生咅曲直宀百通艮程系設(shè)析獻(xiàn) 樓«去言言周>吳丹課的的分文 該信經(jīng) i運(yùn)仏如次真細(xì)出考 1)刀碼羽礎(chǔ)陽(yáng)本仿詳給參 7/| 7/| 出冊(cè) 7/| 7/| 7/| 7/| -、 、 、 、 、 紡 右訓(xùn)1 2 3 4 5課程設(shè)計(jì)的工作進(jìn)度安排號(hào)容 內(nèi)天 /( 間 時(shí)1T223試 調(diào)T4告 驗(yàn)T5計(jì) 合5成績(jī)?cè)u(píng)定辦法夫 亠 匚 O >0仙図 的 m到紳 合 贊遲卅« rw處 ¥BO加 行 , 為 計(jì) 報(bào) 次附設(shè) 交 一鳩的 提 課則際 照

7、曠燈實(shí) 按 :皿： 成 績(jī)奸績(jī) 告 : 平分 i i 定1)0刀 引 評(píng) 為 。 績(jī) 績(jī) 績(jī) e成 成主 要 參 考 書(shū)1 鄧華等.MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解M.人民郵電出版社.2003年2 李賀冰.Simulink 通信仿真教程M.國(guó)防工業(yè)出版社.2006年3 孫屹.MTALAB1信仿真開(kāi)發(fā)手冊(cè)M.國(guó)防工業(yè)出版社.2005年教研室意見(jiàn)教研室主任（簽字）：年月日系（ 部 ） 一、八 意 見(jiàn)系主任（簽字）：年 月日3、進(jìn)度安排星期一學(xué)習(xí)和熟悉仿真軟件Matlab/Simulink星期二系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及各模塊設(shè)計(jì)星期三系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及各模塊設(shè)計(jì)星期四總體系統(tǒng)仿真、調(diào)試星期五驗(yàn)收設(shè)計(jì)成果及上

8、交設(shè)計(jì)報(bào)告（電子稿和打印稿 ）4、具體要求4.1運(yùn)用SIMULINK建立基于分組碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型（ 1 ）該模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，（2）信源部分的數(shù)據(jù)源是隨機(jī)的二進(jìn)制序列。 （子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ）（3）信道部分采用二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道。（4）信宿部分用子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。（5）調(diào)通鏈路，能夠按照要求實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)基本功能。4.2運(yùn)用SIMULINK建立基于卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型（1 ）該模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，（2）信源部分的數(shù)據(jù)源是隨機(jī)的二進(jìn)制序列，隨機(jī)的二進(jìn)制序列要經(jīng)過(guò)卷 積編碼，經(jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)要進(jìn)行調(diào)制。 （子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ）（3）信道部分對(duì)調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行加噪，采用加性高

9、斯白噪聲。（4）信宿部分完成信號(hào)的解調(diào)和譯碼（維特比譯碼） 。（子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ）（5）調(diào)通鏈路，能夠按照要求實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)基本功能。（6）運(yùn)用MATLA編寫(xiě)M文件，繪制出不同編碼方式、不同信噪比下維特比譯碼的誤比特率的關(guān)系曲線(xiàn)圖進(jìn)行分析。5、基本原理5.1 卷積碼編碼與譯碼原理5.1.1 卷積碼的編碼原理卷積碼，又稱(chēng)連環(huán)碼， 是由伊萊亞斯 （P.elias） 于 1955年提出來(lái)的一種非分 組碼。積碼將k個(gè)信息比特編成n個(gè)比特，但k和n通常很小，特別適合以串行 形式進(jìn)行傳輸，時(shí)延小。卷積碼是在一個(gè)滑動(dòng)的數(shù)據(jù)比特序列上進(jìn)行模 2和操作， 從而生成一個(gè)比特碼流。 卷積碼和分組碼的根本區(qū)別在于， 它不是把信

10、息序列分 組后再進(jìn)行單獨(dú)編碼，而是由連續(xù)輸入的信息序列得到連續(xù)輸出的已編碼序列。 卷積碼具有誤碼糾錯(cuò)的能力，首先被引入衛(wèi)星和太空的通信中。NAS/標(biāo)準(zhǔn)（2,1, 6）卷積碼生成多項(xiàng)式為：其卷積編碼器為：346gi（D）=1D D D D g2（D） =1 D3 D4 D5 D6圖5-1-1 K=7，碼率為1/2的卷積碼編碼器5.1.2卷積碼的譯碼原理維特比譯碼，采用概率譯碼的基本思想是：把已接收序列與所有可能的發(fā)送 序列做比較，選擇其中碼距最小的一個(gè)序列作為發(fā)送序列。如果接收到L組信息 比特，每個(gè)符號(hào)包括v個(gè)比特。接收到的Lv比特序列與2l條路徑進(jìn)行比較，漢 明距離最近的那一條路徑被選擇為最有

11、可能被傳輸?shù)穆穭?。?dāng)L較大時(shí)，使得譯碼器難以實(shí)現(xiàn)。維特比算法則對(duì)上述概率譯碼做了簡(jiǎn)化，以至成為了一種實(shí)用化 的概率算法。它并不是在網(wǎng)格圖上一次比較所有可能的2kL條路徑（序列），而是接收一段，計(jì)算和比較一段，選擇一段最大似然可能的碼段， 從而達(dá)到整個(gè)碼序 列是一個(gè)最大似然值得序列。下面以圖5-1-2的（2，1, 3）卷積碼編碼器所編出的碼為例，來(lái)說(shuō)明維特比 解碼的方法和運(yùn)作過(guò)程。為了能說(shuō)明解碼過(guò)程，這里給出該碼的狀態(tài)圖，如圖輸入序列mi,m2,m,2圖5-1-2 (2,1,3)卷積碼編碼器圖5-1-3 (2,1,3)卷積碼狀態(tài)圖維特比譯碼需要利用圖來(lái)說(shuō)明移碼過(guò)程。根據(jù)卷積碼畫(huà)網(wǎng)格的方法，我們可

12、以畫(huà)出該碼的網(wǎng)格圖，如圖5-1-4所示。該圖設(shè)接收到的序列長(zhǎng)度為 8,所以畫(huà) 8個(gè)時(shí)間單位，圖中分別標(biāo)以0至7。這里設(shè)編碼器從a狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)作。該網(wǎng)格 圖的每一條路徑都對(duì)應(yīng)著不同的輸入信息序列。由于所有可能輸入信息序列共有2kL個(gè)，因而網(wǎng)格圖中所有可能的路徑也為 2l條。這里節(jié)點(diǎn)a=00, b=10, c=01, d=11。節(jié)點(diǎn)號(hào)abcd001236457000000000000、11、11、11、11、111111111110010r0100101010110.皿圖5-1-4 (2,1,3)卷積碼網(wǎng)格圖0101設(shè)輸入編碼器的信息序列為(11011000)，則由編碼器對(duì)應(yīng)輸出的序列為 丫=(11

13、01010001011100)。若收到的序列 R=(0101011001011100),對(duì)照網(wǎng)格圖來(lái)說(shuō) 明維特比譯碼的方法。首先選擇接收序列的前6位序列R=(010101)同到達(dá)第3時(shí)刻的可能的8個(gè) 碼序列(即8條路徑)進(jìn)行比較，并計(jì)算出碼距。該例中到達(dá)第3時(shí)刻a點(diǎn)的路徑 序列是(000000)和(111011)，他們與R的距離分別為3和4；到達(dá)第3時(shí)刻b點(diǎn)的路徑序列是(000011 )和(111000),他們與R1的距離分別為3和4;到達(dá)第3時(shí) 刻c點(diǎn)的路徑序列是(001110)和(110101),他們與R1的距離分別為4和1;到達(dá) 第3時(shí)刻d點(diǎn)的路徑序列是(001101)和(110110)

14、，他們與R的距離分別為2和3。 上述每個(gè)節(jié)點(diǎn)都保留碼距較小的路徑作為幸存路徑，所以幸存路徑碼序列是 (000000)、(000011)、(1101001)和(001101)，如圖 5-2-5 所示。用于上面類(lèi)似 的方法可以得到第4、5、6、7時(shí)刻的幸存路徑。節(jié)點(diǎn)號(hào)abcd012300 00 00圖5-1-5維特比譯碼第3時(shí)刻幸存路徑需要指出的是，對(duì)于某個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果比較兩條路徑與接收序列的累計(jì)碼距值相等時(shí)，則可以任意選者一條路徑作為幸存路徑，此時(shí)不會(huì)影響最終的譯碼結(jié)果' 圖5-1-6 第8時(shí)刻幸存路徑在碼的終了時(shí)刻a狀態(tài)，得到一條幸存路徑如果5-1-6所示。由此可看到譯碼節(jié)點(diǎn)號(hào) 0123

15、45678abcd輸出是 R =(1101010001011100),即可變換成序列(11011000)，恢復(fù)了發(fā)端原始信息。比較R'和R序列，可以看到在譯碼過(guò)程中已糾正了在碼序列第1和第7位上的差錯(cuò)。當(dāng)然-+/+-如果差錯(cuò)出現(xiàn)太頻繁，以致超出卷積碼的糾錯(cuò)能 力，還是會(huì)發(fā)生糾誤的。5.2分組碼(循環(huán)碼)編碼與譯碼原理循環(huán)碼是線(xiàn)性分組碼的一種，所以它具有線(xiàn)性分組碼的一般特性，此外還具 有循環(huán)性。循環(huán)碼的編碼和解碼設(shè)備都不太復(fù)雜， 且檢(糾)錯(cuò)能力強(qiáng)。它不但可 以檢測(cè)隨機(jī)的錯(cuò)誤，還可以檢錯(cuò)突發(fā)的錯(cuò)誤。 (n,k )循環(huán)碼可以檢測(cè)長(zhǎng)為 n-k 或更短的任何突發(fā)錯(cuò)誤，包括首尾相接突發(fā)錯(cuò)誤。循環(huán)

16、碼是一種無(wú)權(quán)碼，循環(huán)碼編排的特點(diǎn)是相鄰兩個(gè)數(shù)碼之間符合卡諾圖中 的鄰接條件，即相鄰兩個(gè)數(shù)碼之間只有一位碼元不同，碼元就是組成數(shù)碼的單元。 符合這個(gè)特點(diǎn)的有多種方案，但循環(huán)碼只能是表中的那種。循環(huán)碼的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有 瞬時(shí)錯(cuò)誤，因?yàn)樵跀?shù)碼變換過(guò)程中，在速度上會(huì)有快有慢，中間經(jīng)過(guò)其它一些數(shù) 碼形式，稱(chēng)它們?yōu)樗矔r(shí)錯(cuò)誤。這在某些數(shù)字系統(tǒng)中是不允許的， 為此希望相鄰兩 個(gè)數(shù)碼之間僅有一位碼元不同，即滿(mǎn)足鄰接條件，這樣就不會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)錯(cuò)誤。循 環(huán)碼就是這樣一種編碼，它可以在卡諾圖中依次循環(huán)得到。循環(huán)碼又稱(chēng)格雷碼(Grey Code )。循環(huán)碼最大的特點(diǎn)就是碼字的循環(huán)特性， 所謂循環(huán)特性是指：循環(huán)碼中任一 許用碼組

17、經(jīng)過(guò)循環(huán)移位后，所得到的碼組仍然是許用碼組。若(* ：八1即)為一循環(huán)碼組，貝(嚴(yán)1 礙今宓還是許用碼組。也就是說(shuō)，不論是左移還是右移，也不論移多少位，仍然是許用 的循環(huán)碼組。5.2.1循環(huán)碼編碼原理(1) 有信息碼構(gòu)成信息多項(xiàng)式m(x)= mkxk4+m0其中高幕次為k-1; 用xn“乘以信息多項(xiàng)式m(x)，得到的xn" m(x)最高幕次為n-1,該過(guò)程 相當(dāng)于把信息嗎(mkj，m，m。)移位到了碼字德前k個(gè) 信息位，其后是r個(gè)全為零的監(jiān)督位；(3)用g(x)除乂心m(x)得到余式r(x),其次數(shù)必小于g(x)的次數(shù)，即小于(n-k),將此r(x)加于信息位后做監(jiān)督位，即將r(x)

18、于m(x)相加，得 到的多項(xiàng)式必為一碼多項(xiàng)式。5.2.2循環(huán)碼的譯碼原理糾錯(cuò)碼的譯碼是該編碼能否得到實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵所在。譯碼器往往比 編碼較難實(shí)現(xiàn)，對(duì)于糾錯(cuò)能力強(qiáng)的糾錯(cuò)碼更復(fù)雜。根據(jù)不同的糾錯(cuò)或檢錯(cuò) 目的，循環(huán)碼譯碼器可分為用于糾錯(cuò)目的和用于檢錯(cuò)目的的循環(huán)碼譯碼器。通常，將接收到的循環(huán)碼組進(jìn)行除法運(yùn)算，如果除盡，貝U說(shuō)明正確傳 輸；如果未除盡，則在寄存器中的內(nèi)容就是錯(cuò)誤圖樣，根據(jù)錯(cuò)誤圖樣可以 確定一種邏輯，來(lái)確定差錯(cuò)的位置，從而達(dá)到糾錯(cuò)的目的。用于糾錯(cuò)目的 的循環(huán)碼的譯碼算法比較復(fù)雜，感興趣的話(huà)可以參考一些參考書(shū)。而用于 檢錯(cuò)目的循環(huán)碼，一般使用ARC通信方式。檢測(cè)過(guò)程也是將接受到的碼組進(jìn)行除

19、法運(yùn)算，如果除盡，則說(shuō)明傳輸無(wú)誤；如果未除盡，則表明傳輸出 現(xiàn)差錯(cuò)，要求發(fā)送端重發(fā)。用于這種目的的循環(huán)碼經(jīng)常被成為循環(huán)冗余校 驗(yàn)碼，即CRC校驗(yàn)碼。CRC校驗(yàn)碼由于編碼電路、檢錯(cuò)電路簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。在通過(guò)MODEMS輸文件的協(xié)議如 ZMODEWXMODE協(xié)議中均用到了 CRC校驗(yàn)技術(shù)。在磁盤(pán)、光盤(pán)介質(zhì)存儲(chǔ)技術(shù)中也使用該方法。在SystemView中沒(méi)有提供專(zhuān)用的 CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼編碼器，讀者可 根據(jù)有關(guān)參考書(shū)設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的仿真電路。如果不想親自動(dòng)手設(shè)計(jì)，可以 在CDMAC IS95 )中找到一個(gè)現(xiàn)成的專(zhuān)用的CRC編碼器和譯碼器。該圖符(FrameQ)是的接入信道的數(shù)據(jù)幀

20、品質(zhì)指示編碼器，其中使用了多種不同 比特率的數(shù)據(jù)模型，通過(guò)CRC校驗(yàn)來(lái)判斷接入信道的質(zhì)量好壞。其中規(guī)定每一幀的長(zhǎng)度為 20ms的數(shù)據(jù)。一個(gè)典型 IS-95-A標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的9600信道的 CRC測(cè)試碼的長(zhǎng)度為192比特，其中信息位 172位、校驗(yàn)位12比特、尾部 全零8比特。感興趣的讀者可以加入一個(gè)速率為860bps (192bit/0.2ms =860)的PN數(shù)據(jù)，然后觀(guān)察經(jīng)過(guò)CRC編碼后的波形。并可用對(duì)應(yīng)的譯碼器譯碼觀(guān)察輸出波形是否與輸入的PN碼一致。當(dāng)碼字c通過(guò)噪聲信道傳送時(shí)，會(huì)受到干擾而產(chǎn)生錯(cuò)誤。如果信道產(chǎn)生的錯(cuò) 誤圖樣是e,譯碼器收到的n重接受矢量是y,則表示為：y=c+e( 13)上式

21、也可以寫(xiě)成多項(xiàng)式形式：y(x)=c(x)+e(x)( 14)譯碼器的任務(wù)就是從y(x)中得到e(x)，然后求的估值碼字c(x) = y(x)+ e(x)(15)A.并從中得到信息組m(x) °循環(huán)碼譯碼可按以下三個(gè)步驟進(jìn)行：(1) 有接收到的y(x)計(jì)算伴隨式s(x);(2) 根據(jù)伴隨式s(x)找出對(duì)應(yīng)的估值錯(cuò)誤圖樣e(x)；(3) 計(jì)算 c(x) = y(x)+ e(x)，得到估計(jì)碼字 c(x)。若 c(x) =c(x)，則 譯碼正確，否則，若c(x) =c(x)，則譯碼錯(cuò)誤。由于g(x)的次數(shù)為n - k 次，g(x)除E(x)后得余式(即伴隨式)的最 高次數(shù)為n-k-1次，故S

22、(x)共有2n-k個(gè)可能的表達(dá)式，每一個(gè)表達(dá)式對(duì)應(yīng)一個(gè) 錯(cuò)誤格式?？梢灾?7,4 )循環(huán)碼的S(x)共有2(7-4) = 8個(gè)可能的表達(dá)式，可根 據(jù)錯(cuò)誤圖樣表來(lái)糾正(7,4 )循環(huán)碼中的一位錯(cuò)誤，其伴隨式如表所示。BCH(7, 4)循環(huán)碼錯(cuò)誤圖樣表:錯(cuò)誤圖樣錯(cuò)誤圖樣碼字伴隨式S(x)伴隨式E6(x)=x61000000x2100E5(x)=x50100000x2+x110E4(x)=x40010000x2+x+1111E3(x)=x30001000x+1011E2(x)=x20000100x2+1101E1(x)=x10000010x010EO(x)=xO00000011001E(x)=00

23、0000000000BCH (7, 4)循環(huán)碼錯(cuò)誤圖樣表上式指出了系統(tǒng)循環(huán)碼的譯碼方法：將收到的碼字R(x)用g(x)去除，如果除盡則無(wú)錯(cuò)；否則有錯(cuò)。如果有錯(cuò)，可由余式S(x)找出對(duì)應(yīng)圖樣，然后將錯(cuò)誤圖樣E(x)與R(x)模2和，即為所求碼字qx)，從而實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)目的。根據(jù)前面的討論，可得(7， 4)循環(huán)碼譯碼的程序框圖如圖5-1-2所示6 Simuli nk單元模塊設(shè)計(jì) 6.1卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型6.1.1總體設(shè)計(jì)框圖卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)由信源子模塊， 信道和信宿子模塊組成，信源子模塊 發(fā)出隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)卷積編碼后經(jīng)過(guò)加性高斯白噪聲信道，傳到信宿模塊， 信宿模塊完成解碼并計(jì)算誤碼

24、率的功能?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖 6-1-1所示。ChannelSubsysteml圖6-1-1總體設(shè)計(jì)框圖6.1.2信源子系統(tǒng)信源模塊由伯努利二進(jìn)制序列發(fā)生器、卷積碼編碼器以及二進(jìn)制相位調(diào)制模 塊組成，伯努利二進(jìn)制序列發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)二進(jìn)制序列經(jīng)過(guò)卷積編碼器編碼以 及二進(jìn)制相位調(diào)制后送入信道，二未經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)直接送入信宿。電路圖如圖6-1-2所示。Outl圖6-1-2信源子系統(tǒng)模塊各部分參數(shù)設(shè)置如下圖(1) Bernoulli Bin ary Gen erator伯努利發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置(2) Convolutional Encoder(卷積碼編碼器)的參數(shù)設(shè)置0KRued.Apply |(3)

25、BPSK Modulator Baseband (二進(jìn)制相位調(diào)制模塊)的參數(shù)設(shè)置6.1.3信道信道是加性高斯白噪聲信道，用于對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)添加加性高斯白噪聲。 信道 設(shè)計(jì)如圖6-1-3所示。o!ln1EAWGW*CDOut1AWGN圖6-1-3信道模塊參數(shù)設(shè)置如下圖（1） AWGN Channe加性高斯白噪聲模塊6.1.4信宿子系統(tǒng)信宿模塊由二進(jìn)制相位解調(diào)模塊、維特比譯碼、誤比特率統(tǒng)計(jì)模塊器、數(shù)值顯示模塊、選擇器組成。在接收到二進(jìn)制相位調(diào)制信號(hào)后，首先由BPSKDemodulator Baseband （二進(jìn)制相位解調(diào)模塊）對(duì)信號(hào)進(jìn)行量化，得到硬判決量 化信號(hào)，然后通過(guò)Viterbi Decod

26、er（維特比譯碼器）對(duì)軟判決信號(hào)譯碼。譯碼輸 出信號(hào)和信源模塊產(chǎn)生的原始信號(hào)輸入到Error Rate Calculator誤比特率統(tǒng)計(jì)模塊）中，統(tǒng)計(jì)得到的數(shù)據(jù)一方面通過(guò)Display（顯示模塊）顯示出來(lái)，另一方面通過(guò)一個(gè)Selector（選擇器）把其中的第一個(gè)元素（編碼信號(hào)的誤比特率）保存 到BitErrorRate 中。電路圖如圖6-1-4所示。In2圖6-1-4信宿子系統(tǒng)模塊各部分參數(shù)設(shè)置如下圖(1)DPSK Demodulator Baseba nd (二進(jìn)制相位解調(diào)器)H BlockDBPSK De>odulator Baseband區(qū)DEFSK Demodulator Sas

27、eband Cmask)Clink)Demodulatg the input sieiiI ukihe method.th differential binary phase shift k啟yinEFor sampl e_baEed iiwnt；. i陽(yáng)ut must: b電 a columnthe iiQuit vectormust be a scalar. For fram«basedtheInof fiame-based.of the nwnbei of srmbols 包nd the Saml es per symbol viailue.inputs thewidth of

28、 the input frames theproductpeiiodInof sampl*wbased inpu th鋰 sample time of the input i e the symboldivided by the Samples per symbol value.PayAmet ersPhase offset (rad):OKApply(2) Viterbi Decoder(維特比譯碼器)H Block Parameters： Viterbi Decoderf?p<Vii erbi Decoder (mask) (link)Uses the Viferbi algorit

29、hm to decode convo1ui iona11y encoded input 色. Use the polr2trellis function to create a trellis usiaa the const raintcode gene rater (octal and feedback eonn«>ct iem(octal)r囁iCwcel|HeljApply |Error Rate Calculatio n（誤比特率統(tǒng)計(jì)模塊器）ofofCoinput at ion mo de:Entire framePara»eters： Error Kate

30、CalculationError Kate Calculat ion (mask) (link)Compute th旦 error rat e of the received data by compaiire it io a delayed version of the trnsmitied data The block output i希 a threeelement vector consistint the error rate,. followed by th電 iLunaber of errors detected and the total numtier symbols com

31、pared. Thi s vectoi can beto either I lie wrlksi>ace or an outjiutport.The delajE are； sp«cifled in nwih'ber of Eamples. rE&rdleES. of irtiather the inj)ut a scalar or a vector- The ir®iit s to "the 丁畫(huà)# 致nd Rz" port生 must be sampl ebased scalars or friaraebased column

32、vectors.The J Stop SimulationJ opl ion stops the simulation uron dwtecl: ihe 直 taret nuun'beif of eirors or 致 mazimrum nwnbei of symbolwhi chever comes first.Paramet ersReceive delay:oConput&t ion (0PortReset portStop sinhulafioitTacet nujnber of eirors:1001&6QPQsnctlHelpApplyDisplay （顯示

33、輸出模塊）Selector（選擇模塊）岡Use index as star t inc valueLl! Block Paraaeters: Select orSei actorSelect or reorder specif i ed elefn>ents of an inuiit vector or matrix.If Use indezstartifL valu" optioxi. im wt checked7 = u(elensents) for vector inputy 二 ufrows columns) for matrii inputOthrwi s 會(huì)7 =

34、u(el einent: el &niient+outfor vectot1 iruputy = u(rew: roweut dim (1)*1. coIujmi： cclumri+out dimCz)"!) for m&t riz injiut Twheie cnit dim is the value specified in the "Chitput port dimensions paramet ei The source of el enuent (E) oi low (R) and co 1 wnn U) indie啟£ may beth

35、e blockJ s dialoc (internal) or 鼻口 input port (esterna1)Paramet ersOKuiclMelpApply(6) To Workspace (工作空間模塊)S Block Para*eters: To Workspace? |PXTo Work spaceffrite input to specifi.ed array or structure in KATLAB s main irorkpace. Data is rvot available until the simulation stopped or pause d,Parame

36、t ersVaiiabl官 name:FLinnitpointe *廿 1 宜e;!:Decimat ion：S包ep 1電 tin電(-1 for iniherited):Save format: | ArrayLoe fiEedpoirkt flat魚(yú) a.s a fi object6.1.5卷積碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)M文件 x=-10:5;% y 表示信號(hào)的誤比特率 , 它的長(zhǎng)度與 x 相同y=x;%準(zhǔn)備一空白圖形hold off;%定義不同卷及方式時(shí)的 Trellis 結(jié)構(gòu)A=poly2trellis(9,557 663 711),poly2trellis(7,171 133);%不同卷積方

37、式、 信噪比情況下重復(fù)運(yùn)行 untitledl, 檢驗(yàn)不同條件下硬判決譯碼 的性能for j=1:2%卷積方式分別取 1/3 卷積和 1/2 卷積STRUCTURE=A(j);%新到的信噪比依次取 x 中的元素for i=1:length(x)SNR=x(i);% 運(yùn)行仿真程序，誤比特率保持在工作區(qū)變量 BitErrorRate 中 sim('juanjima');% 計(jì)算 BitErrorRate 的均值作為本次仿真的誤比特率 y(i)=mean(cwq);end%繪制 x 和 y 的關(guān)系曲線(xiàn)圖，縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)semilogy(x,y);hold on;endgrid o

38、n;6.1.6運(yùn)行結(jié)果:6.2分組碼的差錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真模型 621總體設(shè)計(jì)框圖總體設(shè)計(jì)框圖由信源子模塊，信道和信宿子模塊構(gòu)成。信源子模塊負(fù)責(zé)發(fā)生 兩路信號(hào)，一路信號(hào)信號(hào)時(shí)隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)循環(huán)編碼后送入二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道， 一路信號(hào)未經(jīng)調(diào)制直接送入信宿子系統(tǒng)。信宿子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將編碼后的信號(hào)譯碼并 與原信號(hào)比較計(jì)算出誤碼率。總電路圖如 6-2-1所示。圖6-2-1總體設(shè)計(jì)框圖6.2.2信源子系統(tǒng)信源模塊由伯努利二進(jìn)制序列發(fā)生器和循環(huán)碼編碼器組成，功能是伯努利二進(jìn)制序列發(fā)生器發(fā)生隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)循環(huán)編碼器編碼再將信號(hào)傳送至信道。電路圖如圖6-2-2圖6-2-2信源子系統(tǒng)模塊各部分參數(shù)設(shè)置如下圖(1)

39、Bernoulli Bin ary Gen erator伯努利發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置(2) Ge neral CRC Ge nerator 循環(huán)碼編碼器623信道信道為二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道，是離散無(wú)記憶信道在J=K=2時(shí)的特例。它的輸入和 輸出都只有0和1兩種符號(hào)，并且發(fā)送0而接收到1,以及發(fā)送1而收到0 （即 誤碼）的概率相同，所以稱(chēng)信道是對(duì)稱(chēng)的。信道設(shè)計(jì)如圖 6-2-3所示。CDIn 1_>BSCEtt >二藝切對(duì)稱(chēng)佬富Ou11圖6-2-3信道模塊參數(shù)設(shè)置如下圖（1）Binary Symmetric Channel（二進(jìn)制對(duì)稱(chēng)信道）624信宿子系統(tǒng)信宿子系統(tǒng)由循環(huán)碼編碼譯碼器，誤碼率發(fā)生器

40、，數(shù)值顯示模板構(gòu)成，功能 是對(duì)經(jīng)過(guò)循環(huán)編碼的信號(hào)進(jìn)行譯碼，然后將信號(hào)傳到誤碼率發(fā)生器Rx端，未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)傳到誤碼率發(fā)生器的 Tx端，誤碼率發(fā)生器將兩路信號(hào)比較計(jì)算，得 出誤碼率，經(jīng)數(shù)值顯示模板顯示出來(lái)。電路圖如圖6-2-4所示。SyndromeDetectorCalculatwn圖6-2-4信宿子系統(tǒng)模塊各部分參數(shù)設(shè)置如下圖（循環(huán)碼編碼譯碼器）(1)Ge neral CRC Syn drome DetectorError Rate Calculatio n（誤比特率統(tǒng)計(jì)模塊器）Display（數(shù)值顯示模板）0.040.0350.03.0250.020.0150.010.0060S®吆£囂脹MeB-W他fflfflH®IF1 11111fll411i1!i1i1>1>1I1111i1I111二三三 dL a. s. s.J 一二二二二k.亠亠亠島三三三_jiil1H1kI1I111i1i11廠(chǎng)1i1i111i1i11/ "1i1i11 上八八戸1iI1I1111* /11111 /1i1i1i1111/111!jf!1b1i1'11y 1 'i(1i1ii11i1ii/ ，11i1i11i1ii11i1i'/i11i1|1/p1T 1*T嚴(yán)一八=八"|1i11ii11ii11i1>