通信原理课程设计循环码

科信学院目录1、课程设计目的.........................................................................................................................12、课程设计原理.........................................................................................................................12.1通信原理.........................................................................................................................12.2二进制相移键控（2PSK）调制原理............................................................................22.3解调原理........................................................................................................................42.4循环码编码原理.............................................................................................................52.4.1循环编码步骤简述如下......................................................................................62.4.2编码过程流程图..................................................................................................62.5译码原理.........................................................................................................................62.5.1译码步骤简述......................................................................................................62.5.2解码流程图..........................................................................................................72.6纠检错能力.....................................................................................................................72.7高斯信道.........................................................................................................................82.8程序调用函数介绍.........................................................................................................83、仿真结果及分析...................................................................................................................114、课程设计总结.......................................................................................................................125、参考文献...............................................................................................................................136、附录.......................................................................................................................................13科信学院11、课程设计目的本次课程设计我们所做的课题是一个以（7,4）循环码为信道编码的2PSK信号调制解调的CDIO项目，这就要求我们需要完成信道编码、信号的调制解调以及误码率分析等问题。通过我们对这次CDIO二级项目的学习和理解，综合运用课本中所学到的理论知识完成一个以香农编码为信源编码、（7,4）循环码为信道编码的2PSK信号调制解调的课程设计。以及锻炼我们查阅资料、方案比较、团结合作的能力。学会了运用MATLAB编程来实现2PSK调制解调过程，并且输出其调制及解调过程中的波形，并且讨论了其调制和解调效果，增强了我们的动手能力，为以后学习和工作打下了基础。2、课程设计原理2.1通信原理通信技术，特别是数字通信技术近年来发展非常迅速，它的应用越来越广泛。通信从本质上来讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真，高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。当今的通信不仅要有效地传递信息，而且还有储存、处理、采集及显示等功能，通信已成为信息科学技术的一个重要组成部分。通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者)，它的一般模型如图1所示。图2-1通信系统一般模型从消息传输角度看,数字通信系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成.信息源调制器信道解调器受信者噪声源科信学院2图2-2数字通信系统模型数字通信系统较模拟通信系统而言，具有抗干扰能力强、便于加密、易于实现集成化、便于与计算机连接等优点。数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，一般包括振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。本次课程设计采用的是相移键控（PSK）基本的调制方式。图2-3相应的信号波形的示例2.2二进制相移键控（2PSK）调制原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于同相状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不同相了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为反相。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个科信学院3波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，1码控制发0度相位，0码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为(t)=Acost+)其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为图2-42PSK信号的时间波形下图为2PSK调制原理框图，s(t)为双极性码。图a模拟调制法码形变换乘法器双极性不归零e2psk(t)cosωcts(t)科信学院4图b键控法图2-52PSK信号的调制原理框图2.3解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理，首先经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0.2PSK信号相干解调各点时间波形如图4所示.当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错。这种现象通常称为倒π现象或“反相工作”.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的倒π现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用.带通滤波器相乘器低通滤波器抽样判决器定时脉冲输出)(2tePSKtccosabcde图2-62PSK的相干解调原理图180°移相cosωct开关电路e2psk(t)科信学院501)()0()1/0(dxxfxPPrerfc211010sTtabcd1tttte11100图2-7相干解调中各点波形图由最佳判决门限分析可知，在发送“1”符号和发送“0”符号概率相等时，最佳判决门限b*=0。此时，发“1”而错判为“0”的概率为同理，发送“0”而错判为“1”的概率为故2PSK信号相干解调时系统的总误码率为在大信噪比条件下，上式可近似为2.4循环码编码原理由信息码构成信息多项式011)(mxmxmkk，其中最高幂次为k-1；用knx乘以信息多项式m(x)，得到的)(xmxkn，最高幂次为n-1，该过程相当于把信息码（1km，2km，……，1m，0m）移位到了码字的前k个信息位，其后是r个全为零的监督位；用g(x)除)(xmxkn得到余式r(x),其次数必小于g(x)的次数，即小于（n-k），将此r(x)00)()0()0/1(dxxfxPPrerfc21)1/0()0()1/0()1(PPPPPererfc21reerP21科信学院6加于信息位后做监督位，即将r(x)与)(xmxkn相加，得到的多项式必为一个码多项式。2.4.1循环编码步骤简述如下1）由信息码构成信息多项式011)(mxmxmkk,其中高幂次为k-1。2）用knx乘上信息多项式m(x)，得最高幂次为n-1，做移位。3）用g(x)除)(xmxkn得到余式r(x)。4)用)(xmxkn加r(x),得到一个码多项式。2.4.2编码过程流程图图2-8编码流程图2.5译码原理：2.5.1译码步骤简述1）由接收到的码组y(x)计算伴随式s(x)。2）根据伴随式s(x)找出对应的估值错误图样。3）计算c^(x)=y(x)+e^(x)，得估计码字。若c^(x)=c(x)，则译码正确，否则错误。由于g(x)的次数为n-k次，g(x)除E(x)后得余式（即伴随式）的最高次数为n-k-1次，