数字通信系统中卷积码的方针实现软件课程设计报告汇总.doc

中南民族大学 ? 软件课程设计报告 ? ? ? 学院 级 专业 ? 题目 数字通信系统中卷积码的仿真实现 ? 学生 学号 ? 指导教师 ? ? 目 录 数字通信系统中卷积码的仿真实现 1 1 引言 2 2 卷积码编码及译码原理 2 2.1 卷积码解析表示法 2 2.2 卷积码图形表示法 4 2.3 卷积码译码原理 6 3 matlab卷积码仿真 7 3.1 传输信道仿真 8 3.2 改变卷积码参数仿真 9 3.2 .1不同回朔长度对卷积码性能的影响 9 3.2.2不同码率对卷积码性能影响 10 3.2.3 不同约束长度对卷积码性能影响 11 4 MATLAB译码过程仿真 12 4.1 硬件判决译码 12 4.1 软件判决译码 15 5 实验心得体会 18 参考文献 18数字通信系统中卷积码的仿真实现设计 ? 摘要：本文主要实现了用matlab实现卷积码的编码过程，Viterbi译码程序，用软件仿真了其实现过程，并且计算了器误码率，对比在没有卷积码的情况下实现相应的通信的时候误码率，得出了卷积码的优良抗噪性能。 关键字：matlab 卷积码 Viterbi译码 ? 1 引言 ?卷积码最早于 1955 年由 Elias 提出，稍后，1957 年 Wozencraft 提出了一种有效地译实用的门限译码方法，使得卷积码开始走向实用化。而后 1967 年 Viterbi 提出了最大似然译码算法，它对存储级数较小的卷积码很容易实现，被称作Viterbi译码算法，广泛的应用于现代通信中。 ? 2卷积码编码及译码原理 ?卷积码是一种性能优越的信道编码，它的编码器和解码器都比较易于实现，同时还具有较强的纠错能力，这使得它的使用越来越广泛。卷积码一般表示为(n,k,K)的形式，即将 k各信息比特编码为 n个比特的码组，K为编码约束长度，说明编码过程中相互约束的码段个数。卷积码编码后的 n 各码元不经与当前组的 k 个信息比特有关，还与前 K-1 个输入组的信息比特有关。编码过程中相互关联的码元有 K*n 个。R=k/n 是编码效率。编码效率和约束长度是衡量卷积码的两个重要参数。 典型的卷积码一般选n,k较小，但K值可取较大(10)，以获得简单而高性能的卷积码。 卷积码的编码描述方式有很多种：冲激响应描述法、生成矩阵描述法、多项式乘积描述 法、状态图描述，树图描述，网格图描述等。 2.1.1 卷积码解析表示法 卷积码的解析表示发大致可以分为离散卷积法，生成矩阵法，码多项式法。下面以离散 卷积为例进行说明。 卷积码的编码器一般比较简单，为一个具有 k个输入端，n个输出端，m级移位寄存器 的有限状态有记忆系统。下图所示为(2,1,7)卷积码的编码器。 若输入序列为u=(u0u1u2u3……), 则对应两个码字序列则对应两个码字序列 ??① = (c0①c1①c2①c3①……)和??② = (c0②c1②c2②c3②……) 相应的编码方程可写为??① = ?? ? ??①，??② = ?? ? ??②，c=(??①, ??②)。 “?” 符号表示卷积运算，??①，??②表示编码器的两个冲激响应，即编码器的输出可以由输入序列和编码器的两个冲击响应卷积而得到，故称为卷积码。这里的冲激响应指：当输入为[1 0 0 0 0 … … ]序列时，所观察到的两个输出序列值。由于上图 K值为7，故冲激响应至多可持续到第7 位，可写为 ??① = [1 1 1 1 0 0 1]，??② = [1 0 1 1 0 1 1] 然后将两个输出端的码字序列合并为一个码字序列为 ?? = (c0①c0②c1①c1②c2①c2②……) 若输入信息序列为[1 1 0 1]; 则??① = [1 0 0 1 0 1 0 1 0 1]，??② = [1 1 1 1 1 0 1 1 1 1] c=[1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1]。 下图所示为(2,1,3)卷积码的编码器，也是本次课程设计所研究的卷积码编码器，由于其生成冲激响应分别为[1 1 1]和[1 0 1]，故被称为(7,5)码。 2.1.2 卷积码图形表示法 除了用解析法描述卷积码的编码外，还可以使用比较形象的图形法来表示卷积码。比较常用的有状态图法，网格图法和树图法。下面简介状态图法和网格图法。 状态图法： 由于卷积码编码器在下一时刻的输出取决于编码器的当前状态和下一时刻的输入，而编码器当前状态取决于编码器当前各移位寄存器的存储内容。称编码器当