通信原理課程設(shè)計(jì)循環(huán)碼

科信學(xué)院S(x)=0，無誤碼誤碼由S(x)確定錯(cuò)誤圖樣E(x)糾錯(cuò)存儲(chǔ)c(x)存儲(chǔ)c(x)圖2-9解碼流程圖2.6糾檢錯(cuò)能力由于循環(huán)碼是一種線性分組碼，所以其糾檢錯(cuò)能力與線性分組碼相當(dāng)。而線性分組碼的最小距離可用來衡量碼的抗干擾能力，那么一個(gè)碼的最小距離就與它的糾檢錯(cuò)能力有關(guān)。定理：對(duì)于任一個(gè)線性分組碼，若要在碼字內(nèi)檢測e個(gè)錯(cuò)誤，要求碼的最小距離；糾正t個(gè)錯(cuò)誤，要求碼的最小距離；糾正t個(gè)錯(cuò)誤同時(shí)檢測e（）個(gè)錯(cuò)誤，則要求循環(huán)碼的譯碼分檢錯(cuò)譯碼與糾錯(cuò)譯碼兩類。在無記憶信道上，對(duì)碼字c，差錯(cuò)圖案和接收向量的多項(xiàng)式描述為定義的伴隨多項(xiàng)式為由于所以由此可見，則一定有差錯(cuò)產(chǎn)生，或說滿足的差錯(cuò)圖樣產(chǎn)生，它滿足。循環(huán)碼的檢錯(cuò)譯碼即是計(jì)算并判斷是否為02.7高斯信道高斯信道是一個(gè)射頻通信信道，其包含了各種頻率的特定噪聲頻譜密度的的特征，從而導(dǎo)致了信道中錯(cuò)誤的任意分布。常指加權(quán)高斯白噪聲(AWGN)信道。這種噪聲假設(shè)為在整個(gè)信道帶寬下功率譜密度(PDF)為常數(shù)，并且振幅符合高斯概率分布。信號(hào)經(jīng)過高斯信道會(huì)受到加性干擾的影響。2.8程序調(diào)用函數(shù)介紹MATLAB中提供了循環(huán)碼的編解碼、2PSK調(diào)制解調(diào)函數(shù)和不同通信信道模型函數(shù)，本程序直接調(diào)用進(jìn)行編程。1、Randint函數(shù)功能：用于產(chǎn)生基質(zhì)的均勻分布的隨機(jī)整數(shù)語法：Randint(M,N)說明：生成的（M,N）矩陣的隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字，”0”和”12、encode函數(shù)功能：編碼函數(shù)語法：code=encode(msg,N,K,’hamming’)說明：該函數(shù)對(duì)二進(jìn)制信息msg進(jìn)行漢明編碼，K為信息位長度，N為碼字長度。msg是一個(gè)K列矩陣。3、decode函數(shù)功能：譯碼函數(shù)語法：rcvcode=decode(code,N,K,’hamming’)說明：該函數(shù)對(duì)接受碼字進(jìn)行譯碼，恢復(fù)出原始信息，譯碼參數(shù)及方式必須和編碼時(shí)采用的完全相同。4、dmod函數(shù)功能：調(diào)制函數(shù)語法：fskout=dmod(signal,Fc,Fd,Fs,'psk',M)說明：該函數(shù)可以對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行2PSK調(diào)制，F(xiàn)s為系統(tǒng)的采樣頻率，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)d為碼元速率。5、ddemod函數(shù)功能：調(diào)制函數(shù)語法：y=ddemod(signal,Fc,Fd,Fs,'psk',M)說明：該函數(shù)可以對(duì)輸入的2PSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，F(xiàn)s為系統(tǒng)的采樣頻率，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)d為碼元速率。6、awgn函數(shù)功能：高斯白噪聲信道模型語法：y=awgn(x,SNR,SIGPOWER)說明：在信號(hào)x中加入高斯白噪聲。信噪比SNR以dB為單位。x的強(qiáng)度假定為0dBW。如果x是復(fù)數(shù)，就加入復(fù)噪聲。如果SIGPOWER是數(shù)值，則其代表以dBW為單位的信號(hào)強(qiáng)度；如果SIGPOWER為'measured'，則函數(shù)將在加入噪聲之前測定信號(hào)強(qiáng)度。7.Figure函數(shù)功能：使編號(hào)為N的圖形窗口成為當(dāng)前圖形窗口，即圖形窗口處于可視狀態(tài)。如果窗口N不存在，則將創(chuàng)建一個(gè)句柄為N的圖形窗口。語法：Figure（N）8.Title函數(shù)功能：用于標(biāo)注所畫圖形等，在當(dāng)前坐標(biāo)系頂部加一個(gè)文本串string，作為該圖形的標(biāo)題。語法：Title(‘string’)9.Subplot函數(shù)功能：該函數(shù)是將多個(gè)圖畫到一的平面上的工具。其中，m表示是圖排列成m行，n表示是圖排列成n列，p表示圖所在的位置，p=1表示從左到右，從上到下的第一個(gè)圖。語法：Subplot（m,n,p）或者Subplot（mnp）10.Stem函數(shù)功能：stem該函數(shù)用于繪制離散序列11.Snr函數(shù)功能：信噪比12.Semilogy函數(shù)語法：Semilogy（…）功能：X軸為線性刻度，Y軸為對(duì)數(shù)刻度13.Symerr 功能：計(jì)算符號(hào)誤差數(shù)和符號(hào)誤差率14.holdon功能：是當(dāng)前軸及圖形保持而不被刷新，準(zhǔn)備接受此后將繪制15.Xlabel(‘text’)Ylabel(‘text’)功能：給當(dāng)前X軸或Y軸標(biāo)注文本標(biāo)志16.axis([xmin,xmax,ymin,ymax])功能：對(duì)當(dāng)前二維圖形對(duì)象的X軸Y軸進(jìn)行標(biāo)定。3、仿真結(jié)果及分析圖3-1仿真結(jié)果.圖形分析：碼元總長為7，信息位數(shù)為4圖3.1中（1）為隨機(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制信源序列【0010】；（2）為經(jīng)過（7，4）循環(huán)編碼后得到的圖形，編碼為【0010110】和驗(yàn)證結(jié)果相符；（3）為載波頻率fc=50HZ,碼元頻率fd=25HZ,抽樣頻率fs=500HZ的編碼序列經(jīng)2PSK調(diào)制后得到的圖形；（4）為經(jīng)信道加入高斯白噪聲后的調(diào)制信號(hào)圖形，其中信噪比為4；（5）為2PSK相干解調(diào)后的圖形，與調(diào)制前的圖形相同；（6）為經(jīng)循環(huán)譯碼后的圖形，與信源序列相同。由此證明建立的模型是正確的。圖3-2理論值與仿真值的比較圖形分析：該圖為信噪比范圍為-6～20dB，信號(hào)幅度為0.001的仿真值與理論值的比較圖，其中，縱軸為誤碼率，橫軸為信噪比，由圖可知，信噪比越大，誤碼率越小。仿真值經(jīng)過多次的循環(huán)編碼，誤碼率最終變?yōu)榱?。圖3-3加循環(huán)編碼前后比較圖形圖形分析：由兩圖比較，加循環(huán)編碼編譯的仿真值比未加循環(huán)編碼的仿真值的誤碼率小。4、課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)我做的課題是以（7,4）循環(huán)碼為信道編碼的2PSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，并且通過運(yùn)用Matlab語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，通過這次CDIO課程設(shè)計(jì)，讓我重新復(fù)習(xí)了2PSK的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)，并通過（7,4）循環(huán)碼的實(shí)現(xiàn)讓我也加深了對(duì)信道編碼的理解，與此同時(shí)，在程序的運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)的一遍又一遍的重復(fù)中，也讓我基本熟悉掌握了Matlab的使用方法。通過這次的練習(xí)，不僅讓我加深了對(duì)課本內(nèi)容的理解，讓課本內(nèi)容與實(shí)踐相結(jié)合，更重要的是又讓我提高了動(dòng)手與思考的能力。這也是我在以后的的學(xué)習(xí)和生活中所需要和慢慢培養(yǎng)的。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)了很多，收獲了很多，并且加強(qiáng)了我們的自主能力、動(dòng)手能力和獨(dú)立思考、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。5、參考文獻(xiàn)[1]樊昌信曹麗娜《通信原理》（第六版）國防工業(yè)出版社,2006.2[2]曹雪紅張宗橙《信息論與編碼？（第二版）清華大學(xué)出版社,2009.2[3]李環(huán)任波華宇寧《通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與應(yīng)用》電子工業(yè)出版社,2009.3[4]陳萍《現(xiàn)代通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真》國防工業(yè)出版社,2003.4[5]唐向宏等 《MATLAB及在電子信息類》電子工業(yè)出版社,2010.6、附錄1、2PSK及循環(huán)碼編譯代碼clearclccloseAlln=7;%碼長7位，信息位4位k=4;p=cyclpoly(n,k,'all');%產(chǎn)生生成碼多項(xiàng)式[H,G]=cyclgen(n,p(1,:));%產(chǎn)生監(jiān)督矩陣H，生成矩陣max=4;MSG=randint(1,max);%長度為max的隨機(jī)二進(jìn)制序列subplot(3,2,1);stem(MSG);title('信源序列');C=rem(MSG*G,2)%信道編碼后的碼字subplot(3,2,2);stem(C);title('循環(huán)編碼序列');Fc=50;Fd=25;Fs=500;y=dmod(C,Fc,Fd,Fs,'psk',2);subplot(3,2,3);stem(y);title('2PSK調(diào)制后信號(hào)');snr=4;s=awgn(y,4,'measured')subplot(3,2,4);stem(s);title('2PSK加入噪聲后信號(hào)')Y=ddemod(s,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%解調(diào)subplot(3,2,5);stem(Y);title('2PSK解調(diào)后信號(hào)');gg=decode(Y,7,4,'cycliccode/fmt');%譯碼subplot(3,2,6);stem(gg);title(循環(huán)碼譯碼后信號(hào)');2、真實(shí)值與仿真值比較snrdB_min=-6;snrdB_max=20;%設(shè)置信噪比取值的上下限：dB為單位A=0.001;%信號(hào)幅度snr_dB=-6:20;%信噪比范圍（單位分貝）snr=10.^(snr_dB./10);%信噪比（由分貝轉(zhuǎn)化而來10lg(SNR)=SNR_dB）snr2=A.^2./(2*snr);%信號(hào)幅度為a時(shí)的噪聲功率%計(jì)算理論值fori=1:length(snr_dB)psk_pe=0.5*erfc(sqrt(0.5*A.^2./snr2));%PSK解調(diào)時(shí)的誤碼率endsemilogy(snr_dB,psk_pe,'.m');holdon;forj=snrdB_min:1:snrdB_maxmax=10000;x=randint(1,max);%隨機(jī)生成一個(gè)二進(jìn)制序列n=max/4;z=zeros(n,4);fori=1:nt=x(4*i-3:4*i);%把信號(hào)分成4個(gè)一組，4個(gè)進(jìn)行編碼a(i,:)=t;endcc=encode(a,7,4,'cycliccode/fmt')%循環(huán)碼Fc=40;Fd=20;Fs=100;%Fs為系統(tǒng)的采樣頻率，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)d為碼元速率fs>fc>fd.y=dmod(cc,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%2psk調(diào)制s=awgn(y,j,'measured');%噪聲Y=ddemod(s,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%解調(diào)gg=decode(Y,7,4,'cycliccode/fmt');%循環(huán)譯碼[errornum,error_ratio]=symerr(a,gg);errornumerror_ratiosemilogy(j,error_ratio,'.');holdon;axis([-6,20,1/1e7,1]);endxlabel('SNR_dB');ylabel('BER');legend('理論值','仿真值');%Endofscriptfile.3、加循環(huán)碼編譯前后的比較%未加循環(huán)碼編譯代碼snrdB_min=-6;snrdB_max=20;%設(shè)置信噪比取值的上下限：dB為單位forj=snrdB_min:1:snrdB_maxmax=10000;x=randint(1,max);%隨機(jī)生成一個(gè)二進(jìn)制序列n=max/4; Fc=50;Fd=25;Fs=100;%Fs為系統(tǒng)的采樣頻率，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)d為碼元速率fs>fc>fd.y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%2psk調(diào)制s=awgn(y,j,'measured');%噪聲Y=ddemod(s,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%解調(diào)[errornum,error_ratio]=symerr(x,Y);errornumerror_ratiosemilogy(j,error_ratio,'.m');holdon;axis([-6,20,1/1e7,1]);endxlabel('SNR_dB');ylabel('BER');legend('未加循環(huán)碼編譯碼的仿真值');%Endofscriptfile.%加循環(huán)碼編譯代碼snrdB_min=-6;snrdB_max=20;%設(shè)置信噪比取值的上下限：dB為單位forj=snrdB_min:1:snrdB_maxmax=10000;x=randint(1,max);%隨機(jī)生成一個(gè)二進(jìn)制序列n=max/4;z=zeros(n,4);fori=1:nt=x(4*i-3:4*i);%把信號(hào)分成4個(gè)一組，4個(gè)進(jìn)行編碼a(i,:)=t;endcc=encode(a,7,4,'cyclic/fmt')%循環(huán)編碼Fc=50;Fd=25;Fs=100;%Fs為系統(tǒng)的采樣頻率，F(xiàn)c為載波頻率，F(xiàn)d為碼元速率fs>fc>fd.y=dmod(cc,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%2psk調(diào)制s=awgn(y,j,'measured');%噪聲Y=ddemod(s,Fc,Fd,Fs,'psk',2);%解調(diào)