基于MATLAB的信道编码仿真-毕设

河南理工大学毕业设计（论文）说明书I摘要随着通信技术的飞速发展，信道编码已经成功地应用于各种通信系统中。随着各种传输方式对可靠性要求的不断提高，信道编码技术作为抗干扰技术的一种重要的手段，在数字通信技术领域和数字传输系统中显示出越来越重要的作用。本文主要对线性分组码和卷积码进行编译码分析,并用MATLAB进行了仿真实现。线性分组码以（7,4）汉明码为例，利用MATLAB对其在二进制对称信道(BSC)，高斯白噪声信道(AWGN)中的仿真，通过误码率的曲线图来分析汉明码的性能。卷积码则用MATLAB进行仿真和纠错验证，并在不同信噪比、不同判决方式情况下对误码率进行分析。仿真结果显示，汉明码随着信噪比的增加,误码率越来越小，而对于卷积码，信噪比稍高会大大降低其误码率，且采用软判决译码方式误码率更低，效果更佳。关键字：信道编码MATLAB误码率河南理工大学毕业设计（论文）说明书IIAbstractWiththerapiddevelopmentofcommunicationtechnology,channelcodinghasbeensuccessfullyappliedtovariouscommunicationsystems.Andallkindsoftransmissionmodeofreliabilityrequirementscontinuetoimprove,channelcodingtechnologyasanti-interferencetechnologyasanimportantmeans,inthefieldofdigitalcommunicationtechnologyanddigitaltransmissionsystemshowsmoreandmoreimportantrole.Inthispaper,thelinearblockcodesandconvolutionalcodesarecompiledandanalyzed,andthesimulationiscarriedoutwithMATLAB.Linearblockcodeto(7,4)Hammingcodeasanexample,usingMATLABtotheoverabinarysymmetricchannel(BSC),additivewhiteGaussiannoise(AWGN)simulation,thebiterrorratecurvetoanalyzeperformanceofHammingcode.TheconvolutionalcodeisverifiedbyMATLABforsimulationanderrorcorrection,andtheerrorrateisanalyzedunderdifferentSNRanddifferentdecisionmodes.SimulationresultsshowthattheHammingcodewithincreaseofthesignaltonoiseratio,biterrorrateisgettingsmallerandsmaller,andforconvolutionalcodes,signal-to-noiseratioswereslightlyhigherwillgreatlyreducethebiterrorrate(BER)andusingasoftdecisiondecodingerrorrateislower,abettereffect.Keywords:channelcodingMATLABbiterrorrate河南理工大学毕业设计（论文）说明书III目录1绪论..........................................................11.1研究目的及意义...............................................11.2国内外研究现状及发展前景.....................................11.3主要内容和章节安排...........................................32信道编码及仿真平台简介..........................................42.1信道编码的概念及分类.........................................42.2常用信道编译码方法...........................................42.2.1分组码....................................................42.2.2卷积码....................................................52.2.3级联码....................................................52.3信道.........................................................52.3.1二进制对称信道（BSC）.....................................62.3.2高斯白噪声信道（AWGN）....................................62.4MATLAB简介..................................................73线性分组码......................................................83.1线性分组码基本理论...........................................83.1.1线性分组码的定义..........................................83.1.2生成矩阵和校验矩阵........................................93.1.3纠错能力.................................................103.2编码方法及MATLAB仿真.......................................113.3译码算法及MATLAB仿真.......................................123.3.1伴随式译码...............................................123.3.2标准阵列译码.............................................123.4汉明码及其MATLAB仿真.......................................143.4.1汉明码定义...............................................143.4.2汉明码对高斯白噪声信道的仿真.............................153.4.3汉明码对二进制对称信道的仿真.............................154卷积码..........................................................174.1卷积码基本理论..............................................174.1.1卷积码的基本概念.........................................17河南理工大学毕业设计（论文）说明书IV4.1.2卷积码编码原理...........................................174.1.3卷积码译码原理...........................................204.2卷积码编码及MATLAB仿真.....................................224.3卷积码译码及MATLAB仿真.....................................234.3.1Viterbi译码算法解析.....................................234.3.2Viterbi译码MATLAB仿真..................................244.4信噪比对卷积码译码性能的影响................................244.5判决方式对卷积码误码性能的影响..............................255总结.........................................................265.1结论........................................................265.2展望........................................................26致谢............................................................28参考文献..........................................................29附录1............................................................30附录2............................................................32附录3............................................................34附录4............................................................39附录5............................................................41河南理工大学毕业设计（论文）说明书11绪论本章首先介绍了所选课题研究目的及意义，并对信道编码的国内外研究现状及发展进行综述，最后概述了本文的主要内容及结构安排。1.1研究目的及意义20世纪40年代，香农提出可以通过差错控制编码（又称为信道编码）在信息传输速率不大于信道容量的前提下实现可靠通信。在随后的半个世纪，信道编码技术无论在理论还是实际中都得到飞速发展，现在的绝大多数数字通信系统都使用该技术以增加通信的可靠性。信道编码种类多种多样，主要分为分组码和卷积码两大类，另外还有编码与调制、编码与交错、编码与编码级联等方式的应用，目的在于提高通信系统性能。不同的通信系统对于信道编码方案的选择有不同的要求，影响信道编码的方案主要有数据、信道以及用户需求三方面因素：数据主要表现在数据的结构，信息的特性，对误码率的要求，数据速率以及各种处理实时性要求；信道要求表现在功率和带宽限制以及信道特性上；用户需求主要是系统实现的成本。而香农在他的论文中正式应用概率理论对通信系统进行研究和分析，将通信系统抽象为图1-1所示的基本框图，并且成功地定义了信息量的概念，由此提出了信道及信道容量的概念，同时他还提出了著名的信道编码定理，从而奠定了信息理论的基础。图1-1数字传输系统的基本原理1.2国内外研究现状及发展前景1948年香农发表论文《通信的数学理论》，提出可以使用信道编码的方法提高信息传输的可靠性，开创了信道编码技术的发展历史。半个多世纪以来，随着通信技术的发展，