卷积码的编解码Matlab仿真
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1.3本课题的意义
在卷积码中，因为Viterbi算法效率高，速度快，结构相对筒单等特点，被广泛 应用于各种数据传输系统。特别是深空通信、卫星通信系统中。在现代信息处理系 统中，需要处理的信息量越来越大，实时性要求越来越高。为减少对主处理器各种 资源的占用，要求通信模块方面的大部分士作能独立完成。因此采用Viterbi译码算 法具有非常现实的意义o
(l)When the rate of convolution Code ch皿ges， HER performance of the
systemwill change. (2) For a certain rate of convolution code， when由ere is a change in the constraint
Convolution Code Abstract
Convolution code has a superior performance of the channel code. It is easy to coding and decoding.And it has a strong ability to correct e盯ors. As correcting coding theory has a long development， the practice of convolution code is more and more extensive.In由1S由esis， the principle of convolution coding and decoding is introduced simply白rstly. Then由e whole simulation module process of encoding， decoding and the Error Rate Calculation is completed in由is design. Finally， in order to understand 由eir performances of error rate， many changes in parameters of convolution code are calculated in the simulation process.After simulation and me皿UTe， an analysis of test results is presented.The following由ree conclusions are draw:
的两个重要参数[110
2.4卷积码编码的概念
2. 2纠错编码
因为信道状况的恶劣，信号不可避免会受到干扰而出错。为实现可靠性通信，主 要有两种途径:一种是增加发送信号的功率，提高接收端的信号噪声比;另一种是采用编 码的方法对信道差错进行控制。前者常常受条件限制，不是所有情况都能采用。编码理 论可以解决这个问题，使得成本降低，实用性增强。
2.3卷积码的基本概念
2.3卷积码的基本概念........... ....... .. ................. ................. 2
2.4卷积码编码的概念........... ....... .. ................. ................. 2 2.4.1卷积编码.................... .. .................... ................. 2
随着现代通信的发展，高速信息传输和高可靠性传输成为信息传输的两个主要 方面，而可靠性尤其重要。卷积码以其高速性和可靠性在实际应用中越来越广泛。 1967年Viterbi译码算法的提出，使卷积码成为信道编码中最重要的编码方 工巳之一[I)。
1.2国内外研究现状
在对卷积码的研究中，其中编码器较简单，模式也很统一。主要是研究提高卷 积码的译码速度和可靠度。译码算法中最重要的卷积码的Viterbi算法问世以来，软 件仿真和实现都得到了迅速发展。目前，利用计算机仿真Viterbi算法，模拟在各种 不同情况下(使用不同码率、不同约束度等)卷积编码时的译码性能，寻找Viterbi算 法的最佳适用信道和不同要求。日误码率)下最优编码。
目录
1寻|言.
论文总页数~ 21页
1.1课题背景............................................................. 11.2国内
扑研 究现 状 ....................................................... 11.3 本课题 的意
length of N， BER perfonnance of由e system will change. (3) Re位ospec咀ve length will affect BER.
Key words: convolution code; rate; cons缸aint leng由; retrospective length;
2.4.2卷积码的树状图....... ....... .. ................. .. ............... 3 2.4.3卷积码的网格圄................................................. 4 2.4.4卷积码的解析表示.............. ........... .. ....... .. ............. .. 5
义 ......................................................... 11.4 本 课 题 的 研 究 方
法..................................................... 1 2卷积码的基本概念................. ....... .. ................. ..................2
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4结论................... .......................................................... .. 9
4.1卷积码的仿真................................…………………………. 9 4.1. 1 SI阳LINK 仿真模块的参数设置以及重要参数的意义..................9
3卷积码的译码............................................................... 6
3. 1卷积码译码的概述..................................................... 6 3.2卷积
码的最大似然译码................................................. 6 3矗3 VITEBI译码
3. 3. 3路径量度的存储与更新........ . ......... .. ....... ............... .. 7
3.3.4信息序列的存储与更新................... ........... .................. 8
3‘3‘5判决与输出单元...
4.2.3不同的柬长度对卷积码的误码性能影响............................. 15
结 论 ..................................................................... 17 参 考 文
献......................................................伽………………………18
致
谢.............................................................错误!未定义书签。
声
明.............................................................错误!未定义书签。
l引吉 1.1课题背景
4.2改变卷积码的参数仿真以及结论........................................ 12 4.2.1不同回
湖长度对卷积码性能的影响................................ 12
4.2.2不同码率对卷积码误码性能的晌........... ............................. 14
卷积码的编解码Matlab仿真摘要
卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现，同 时它具有较强的纠错能力D随着纠错编码理论研究的不断深入，卷积码的实际应用越 来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和译码原理o并在SIMULINK模块设计 中，完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的 模块仿真。最后，通 过在仿真过程中分别改变卷积码的重要参数来加深理解卷积码的这些参数对卷积码 的误码性能的影响。经过仿真和实测，并对测试结果作了分析。得出了以下三个结 论z
2.1信道.............. .................. .................... ................. 2
2.2纠错编码................... ....... .. ................. ................. 2
的关键步骤‘·‘…..画面匾‘..矗..画..‘…‘..‘..画‘…......画..矗…画. 7
3.3.1输入与同步单元................ ............ ........ .. ............... 7
3.3.2支路量度计算......... .......... .. ........ ........ ............... .. 7
卷积码是一种性能优越的信道编码。缸， k， N)表示把k个信息比特编成n个比特， N为编码约束长度，说明编码过程中互相约束的码段个数。卷积码编码后的n个码元不 仅与当前组的k个信息比特有关，而且与前N - 1个输入组的信息比特有关[飞编码过程中
相互关联的码元有N Xn个。R = k/ n是卷积码的码辈，码率和约束长度是衡量卷积码
(1)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。 (2)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。 (3)回溯长度也会不同程度上地影响误码性能。
关键词:卷积码:码率:约束长度:回溯长度
Simulation and Research on Encoding and Decoding of
1.4本课题的研究方法
本文通过基于MArLAB的SI阳口NK下的模块对卷积编码，解码进行仿真。通过仿 真可以更清楚的认识到卷积码的编码，解码的各个环节，并对仿真结果进行了分析。 得出卷积码Viterbi译码的误比特性能和回溯长度，码率，约束长度的关系。
第1页共21页
2卷积码的基本概念 2.1信道
信道是任何一个通信系统所必不可少的组成部分。由于信道中可能存在着各种干 扰，通信设备中也可能存在种种造成错码的因素。随着数据处理、计算机通信、卫星通 信以及高速数据通信网的飞速发展，用户对数据传输的可靠性提出了越来越高的要求。 因此如何在保证数据传输速率的前提下，提高传输数据的可靠性，就成为一个迫切需要 解决的问题。根据干扰对数据传输影响可分为随机干扰和突发干扰。其中，电子热晓声 产生的干扰可以看作是随机的高斯臼噪声，它对信道主要的影响是产生码元的随机错误 [的。
在卷积码中，因为Viterbi算法效率高，速度快，结构相对筒单等特点，被广泛 应用于各种数据传输系统。特别是深空通信、卫星通信系统中。在现代信息处理系 统中，需要处理的信息量越来越大，实时性要求越来越高。为减少对主处理器各种 资源的占用，要求通信模块方面的大部分士作能独立完成。因此采用Viterbi译码算 法具有非常现实的意义o
(l)When the rate of convolution Code ch皿ges， HER performance of the
systemwill change. (2) For a certain rate of convolution code， when由ere is a change in the constraint
Convolution Code Abstract
Convolution code has a superior performance of the channel code. It is easy to coding and decoding.And it has a strong ability to correct e盯ors. As correcting coding theory has a long development， the practice of convolution code is more and more extensive.In由1S由esis， the principle of convolution coding and decoding is introduced simply白rstly. Then由e whole simulation module process of encoding， decoding and the Error Rate Calculation is completed in由is design. Finally， in order to understand 由eir performances of error rate， many changes in parameters of convolution code are calculated in the simulation process.After simulation and me皿UTe， an analysis of test results is presented.The following由ree conclusions are draw:
的两个重要参数[110
2.4卷积码编码的概念
2. 2纠错编码
因为信道状况的恶劣，信号不可避免会受到干扰而出错。为实现可靠性通信，主 要有两种途径:一种是增加发送信号的功率，提高接收端的信号噪声比;另一种是采用编 码的方法对信道差错进行控制。前者常常受条件限制，不是所有情况都能采用。编码理 论可以解决这个问题，使得成本降低，实用性增强。
2.3卷积码的基本概念
2.3卷积码的基本概念........... ....... .. ................. ................. 2
2.4卷积码编码的概念........... ....... .. ................. ................. 2 2.4.1卷积编码.................... .. .................... ................. 2
随着现代通信的发展，高速信息传输和高可靠性传输成为信息传输的两个主要 方面，而可靠性尤其重要。卷积码以其高速性和可靠性在实际应用中越来越广泛。 1967年Viterbi译码算法的提出，使卷积码成为信道编码中最重要的编码方 工巳之一[I)。
1.2国内外研究现状
在对卷积码的研究中，其中编码器较简单，模式也很统一。主要是研究提高卷 积码的译码速度和可靠度。译码算法中最重要的卷积码的Viterbi算法问世以来，软 件仿真和实现都得到了迅速发展。目前，利用计算机仿真Viterbi算法，模拟在各种 不同情况下(使用不同码率、不同约束度等)卷积编码时的译码性能，寻找Viterbi算 法的最佳适用信道和不同要求。日误码率)下最优编码。
目录
1寻|言.
论文总页数~ 21页
1.1课题背景............................................................. 11.2国内
扑研 究现 状 ....................................................... 11.3 本课题 的意
length of N， BER perfonnance of由e system will change. (3) Re位ospec咀ve length will affect BER.
Key words: convolution code; rate; cons缸aint leng由; retrospective length;
2.4.2卷积码的树状图....... ....... .. ................. .. ............... 3 2.4.3卷积码的网格圄................................................. 4 2.4.4卷积码的解析表示.............. ........... .. ....... .. ............. .. 5
义 ......................................................... 11.4 本 课 题 的 研 究 方
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4结论................... .......................................................... .. 9
4.1卷积码的仿真................................…………………………. 9 4.1. 1 SI阳LINK 仿真模块的参数设置以及重要参数的意义..................9
3卷积码的译码............................................................... 6
3. 1卷积码译码的概述..................................................... 6 3.2卷积
码的最大似然译码................................................. 6 3矗3 VITEBI译码
3. 3. 3路径量度的存储与更新........ . ......... .. ....... ............... .. 7
3.3.4信息序列的存储与更新................... ........... .................. 8
3‘3‘5判决与输出单元...
4.2.3不同的柬长度对卷积码的误码性能影响............................. 15
结 论 ..................................................................... 17 参 考 文
献......................................................伽………………………18
致
谢.............................................................错误!未定义书签。
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l引吉 1.1课题背景
4.2改变卷积码的参数仿真以及结论........................................ 12 4.2.1不同回
湖长度对卷积码性能的影响................................ 12
4.2.2不同码率对卷积码误码性能的晌........... ............................. 14
卷积码的编解码Matlab仿真摘要
卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现，同 时它具有较强的纠错能力D随着纠错编码理论研究的不断深入，卷积码的实际应用越 来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和译码原理o并在SIMULINK模块设计 中，完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的 模块仿真。最后，通 过在仿真过程中分别改变卷积码的重要参数来加深理解卷积码的这些参数对卷积码 的误码性能的影响。经过仿真和实测，并对测试结果作了分析。得出了以下三个结 论z
2.1信道.............. .................. .................... ................. 2
2.2纠错编码................... ....... .. ................. ................. 2
的关键步骤‘·‘…..画面匾‘..矗..画..‘…‘..‘..画‘…......画..矗…画. 7
3.3.1输入与同步单元................ ............ ........ .. ............... 7
3.3.2支路量度计算......... .......... .. ........ ........ ............... .. 7
卷积码是一种性能优越的信道编码。缸， k， N)表示把k个信息比特编成n个比特， N为编码约束长度，说明编码过程中互相约束的码段个数。卷积码编码后的n个码元不 仅与当前组的k个信息比特有关，而且与前N - 1个输入组的信息比特有关[飞编码过程中
相互关联的码元有N Xn个。R = k/ n是卷积码的码辈，码率和约束长度是衡量卷积码
(1)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。 (2)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。 (3)回溯长度也会不同程度上地影响误码性能。
关键词:卷积码:码率:约束长度:回溯长度
Simulation and Research on Encoding and Decoding of
1.4本课题的研究方法
本文通过基于MArLAB的SI阳口NK下的模块对卷积编码，解码进行仿真。通过仿 真可以更清楚的认识到卷积码的编码，解码的各个环节，并对仿真结果进行了分析。 得出卷积码Viterbi译码的误比特性能和回溯长度，码率，约束长度的关系。
第1页共21页
2卷积码的基本概念 2.1信道
信道是任何一个通信系统所必不可少的组成部分。由于信道中可能存在着各种干 扰，通信设备中也可能存在种种造成错码的因素。随着数据处理、计算机通信、卫星通 信以及高速数据通信网的飞速发展，用户对数据传输的可靠性提出了越来越高的要求。 因此如何在保证数据传输速率的前提下，提高传输数据的可靠性，就成为一个迫切需要 解决的问题。根据干扰对数据传输影响可分为随机干扰和突发干扰。其中，电子热晓声 产生的干扰可以看作是随机的高斯臼噪声，它对信道主要的影响是产生码元的随机错误 [的。