卷积码的开题报告-1.doc

毕业设计(论文)开题报告题目： 基于MATLAB的卷积码实现 课 题 类 别： 学 生 姓 名： 专业（全称）： 指 导 教 师： 2011年 3 月一、本课题设计（研究）的目的：熟悉卷积码原理，完成设计后对卷积码的各种实现方式有较深理解。能够自主针对课题内容查阅相关的技术资料，了解本研究相关的国内外动态；卷积码是一种向前纠错控制编码。它将连续的信息比特序列映射为连续的编码器输出符号。这种映射是高度结构化的，使得卷积码的译码方法与分组码译码所采用的方法完全不同。可以验证的是在同样复杂度情况下，卷积码的编码增益要大于分组码的编码增益。对于某个特定的应用，采用分组编码还是采用卷积编码哪一种更好则取决于这一应用的具体情况和进行比较时可用的技术。本设计通过MATLAB软件对一个卷积码进行实现，运用Matlab设计一个硬判决维特比译码输出的完整电路，进行误码率分析，并对其进行设计和仿真。从而了解卷积码的原理和实现过程。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：卷积码，又称连环码，是由伊莱亚斯（P. elias）于1955年提出来的一重非分组码。卷积编码的最佳译码准则为：在给定已知编码结构，信道特性和接收序列的情况下，译码器将把与已发送的序列最相似的序列作为传送的码字序列的估值。对于二进制对称信道，最相似传送序列将在汉明距离上与接收序列最近的序列。卷积码的译码方法有两大类：一类是大数逻辑译码，又称门限译码（硬判决，编者注）：另一种是概率译码（软判决，编者注），概率译码又分为维特比译码和序列译码两种。门限译码方法是以分组码理论为基础的，其译码设备简单，速度快，但其误码性能要比概率译码法差。当卷积码的长度不太大师，与序列译码相比，维特比译码器比较简单，计算机速度快。维特比译码算法是1967年由Viterbi提出，今年来有大的发展。目前在数字通信的前向纠错系统中用的较多，而且在卫星深空通信中应用更多，该算法在卫星通信中已被采用作为标准技术。三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：用MATLAB实现卷积码时有如下关键问题及解决途径：维特比译码的原理及实现：采用概率译码的基本思想是把已接收序列与所有可能的发送序列做比较，选择其中码距最小的一个序列作为发送序列。如果发送L组信息比特，那么对于(n,k)卷积码来说，可能发送的序列有2kL个，计算机或译码器需存储这些序列并进行比较，以找到码距最小的那个序列。当传信率和信息组数L较大时，使得译码器难以实现。维特比算法则对上述概率译码做了简化，以至成为了一种实用化的概率算法。它并不是在网格图上一次比较所有可能的2kL条路径(序列)，而是接收一段，计算和比较一段，选择一段最大似然可能的码段，从而达到整个码序列是一个最大似然值得序列。卷积码的性能分析1 码率对误码性能的影响卷积码的码率R=k/n，他是卷积码的一个重要参数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。当码率一定时随着信道噪声的逐渐减小，系统的误比特率也逐渐减小。当改变系统码率时，随着卷积码码率的逐渐提高，系统的误比特率也呈现出增大的趋势，也就是说码率越低，系统的误比特率就越小，误码性能就越好。然而，信道带宽和译码器的复杂性也将相应地增加，因此，对于二进制对称信道，当采用BPSK 调制方式时，通常选取的码率为1/2。2 约束长度对误码性能的影响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，随着约束长度的逐渐增加，系统的误比特率明显降低，所以说当码率一定时，增加约束长度可以降低系统的误比特率，但是随着约束长度的增加，译码设备的复杂性也会随之增加，所以对于码率为1/2 的卷积码，我们在选取约束长度时一般为39。3 回溯长度对卷积码性能的影响回溯长Viterbi 译码过程中一个很重要的参数，他决定了译码延迟，随着他的不断变化，误码性能也随之而变化。当回溯长度一定时，随着信道噪声的逐渐减小，系统的误比特率逐渐降低；当回溯长度逐渐增加，系统的误比特率随之逐渐降低，但是当回溯程度S 增加到S5N 时（N 为编码的约束长度），误比特率数值趋于稳定，因此，在确定回溯长度时既要考虑到随着S 的增加误比特率随之降低的趋势， 也要考虑到译码延迟会变大，在选取回溯长度时，通常取S=5N。四、设计（研究）进度计划：13月28日4月3日（第6周）， 卷积码的编译码系统研究24月4日4月10日（第7周）， MATLAB中卷积码译码器的设计与仿真34月11日5月1日（第8，9，10周）， 利用MATLAB进行卷积码的实现45月2日5月8日（第11周），仿真实验及结果分析55月9日5月29日（第12，13，14周），撰写论文65月30日6月12日（第15，16周），论文修改、答辩准备76月13日6月19日（第17周），答辩五、参考文献：1 Rodger E.Ziemer，Roger L.Peterson 著. 尹长川，郝建军，罗涛 等 译. 数字通信基础 (Introduction to Digital Communication). 原书第2版. 北京：机械工业出版社，2005.12 樊昌信，张甫翊，徐炳祥，吴成柯. 通信原理.第5版. 北京：国防工业出版社，2007.13 邓华. Matlab通信仿真及应用实例详解. 北京：人民邮电出版社，2003.94陈国通. 数字通信. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.45孙祥，徐流美，吴清. Matlab7.0基础教程. 北京：清华大学出版社，2005.5。6 王新梅,肖国镇.纠错码原理与算法M.西安:西安电子科技大学出版社,2000.7 Sklar B,徐平平,宋铁成,等.数字通信基础与应用M.北京:电子工业出版社,2000.8 邓华.Mat