基于Simulink的信道编码.ppt

基于Simulink的信道编码技术仿真 专业班级 10通信工程 2 班 答辩人 魏于雷学号 1008431056 指导老师 程莹 引言 研究背景信息在信道中传输会受到各种干扰的影响 为了减少差错率 人们开始研究信道编码 研究意义 1 有利于减少差错率 2 可以在较低的信噪比下传输 防止其他设备原因的干扰 3 数字通信系统的需求成果形式使用Simulink进行建模和仿真 得出相关仿真结果 论文结构 信道编码Simulink的介绍和使用论文的具体实现 实现方案 信道编码的原理阐述 1 卷积码 convolutioncode 属于非分组码 它是一种小分组多码段相关 纠错能力较强的FEC码 卷积码不同于分组码 它将变成很短的分组 如 2 1 3 1 3 2 卷积码等 卷积码的译码分为代数译码和概率译码两种 2 线性分组码是将连续的数据比特流分割为长度固定的组 各组再以m比特为单位分割为符号 Symbol 一般取3比特或者8比特数据组成一个符号 k个符号一起组成源字 Sourceword 经过编码后就成为长度为n的码字 Codeword 称为m比特符号的分组码 3 循环码循环码中的生成多项式的必要条件为某码是否位循环的必要条件是 幂为码长n的多项式 可分解出至少有1个因式的最高幂次为 即该因式最高次项为x 最低项为常数1 其生成多项式的充分条件是由必要条件得到的g x 其多项式的非零权系数个数还应等于相应分码组的 7 3 循环码编辑器对于接收端译码的要求通常有两个 检错与纠错 达到检错目的的译码十分简单 可以由式 通过判断接收到的码组多项式是否能被生成多项式整除作为依据 Simulink的介绍和使用 Simulink的简介Simulink可以用来研究实际的动态系统 Simulink的强大功能这几个方面 1 交互式和图形化环境2 交互式的仿真环境3 专用模块库4 提供了仿真库的扩充和定制机制5 与MATLAB工具箱集成这几个方面 Simulink的工作环境Simulink是MATLAB下的一个软件包 要使用Simulink 在安装MATLAB时必须选中Simulink组件 将其安装 Simulink的仿真方法 1 首先新建一个空白编辑文件 2 从模块库中找到自己需要的模块并复制到空白编辑文件里 并按照给定的框图对编辑窗口中模块的参数进行修改 3 将每个模块按照已给的框图相连 4 点击菜单栏中的仿真开始选项或者输入指令去开始仿真 在仿真的时候 不仅可以查看仿真结果 而且如果发现仿真出现问题 可以暂停仿真 修正参数设置 具体实现 1 Hamming码仿真设计在Simulink中新建系统模型去仿真通过AWGN信道后未编码和进行 7 4 Hamming编码的QPSK调制的误比特率性能 由上面的结果我们可以得出 在信噪比较低时 小于6dB 不编码的误比特率比编码的误比特率要好 这是因为编码虽然可以带来增益 但是在总能量不变的情况下 传输编码码字中的比特能量降低 信噪比降低 信噪比降低致使误码率升高 从而使编码增益变小 当信噪比大于6dB时 就能看到Hamming 7 4 编码性能优于不编码 循环码仿真 在Simulink中BernoulliBinaryGenerator模块作为信号源 提供采样时间为0 01的二进制信号 并通过二进制平衡信道 通过对循环码信道编码条件下的误码率与差错概率之间的关系和无信道编码条件下的关系曲线图比较可以看出 当差错概率为0 05时 未编码的误码率为0 052 而编码后 无码率仅为0 021 因此 采用了循环码编码差错控制后 系统的码误码率得到了明显的改善 其误码率明显下降 RS码仿真设计 用berawgn函数得到16 QAM调制未编码的情况下的AWGN信道误比特率性能 信道为二进制信道 用Simulink仿真采用RS 15 11 编码后的误比特率性能随信道误比特率性能的变化情况 的范围是0 10dB 由上面的结果可以看出 在信噪比较小于4B时 不编码的误比特率比编码的误比特率要好 它是因为编码虽然可以带来增益 但是在总能量不变的情况下 传输编码码字中的比特能量降低 信噪比降低 信噪比降低致使误码率升高 从而使编码增益变小 当信噪比大于4dB时 则可看到RS 15 11 编码性能明显比不编码要好 CRC校验码仿真设计 通过Simulink仿真CRC 16校验码在二进制对称信道的错误检测的性能 二进制信道通过16 QAM进行调制 包含在每个帧中的信息比特数是64 的范围是0 10dB 从结果可以得到无论SNR怎样变化 CRC检测器发生错误判决的比例都小于 所以CRC经常在移动通信系统中使用 它可以完成自动请求重传功能 卷积码仿真设计 用Simulink仿真BPSK调制在AWGN信道下分别使用卷积码 此中卷积码码率为1 2 码的