卷积码的编解码仿真与研究

卷积码的编解码仿真与研究

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。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。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：

（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

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 errors. As correcting coding theory has a long development, the practice of convolution code is more and more extensive. In this thesis, the principle of convolution coding and decoding is introduced simply firstly. Then the whole simulation module process of encoding, decoding and the Error Rate Calculation is completed in this design. Finally, in order to understand their performances of error rate, many changes in parameters of convolution code are calculated in the simulation process. After simulation and measure, an analysis of test results is presented. The following three conclusions are draw:

(1) When the rate of convolution Code changes, BER performance of the system will change.

(2) For a certain rate of convolution code, when there is a change in the constraint length of N, BER performance of the system will change.

(3) Retrospective length will affect BER.

Key words: convolution code; rate; constraint length; retrospective length;

目录

论文总页数：21页

1 引言 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3 本课题的意义 (1)

1.4 本课题的研究方法 (1)

2 卷积码的基本概念 (2)

2.1 信道 (2)

2.2 纠错编码 (2)

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)

2.4.2 卷积码的树状图 (3)

2.4.3 卷积码的网格图 (4)

2.4.4 卷积码的解析表示 (5)

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)

3.3 VITEBI 译码的关键步骤 (7)

3.3.1 输入与同步单元 (7)

3.3.2 支路量度计算 (7)

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 (8)

4 结论 (9)

4.1 卷积码的仿真 (9)

4.1.1 SIMULINK仿真模块的参数设置以及重要参数的意义 (9)

4.2 改变卷积码的参数仿真以及结论 (12)

4.2.1 不同回溯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响 (14)

4.2.3 不同约束长度对卷积码的误码性能影响 (15)

结论 (17)

参考文献 (18)

致谢..................................................... 错误!未定义书签。声明..................................................... 错误!未定义书签。

1 引言

1.1 课题背景

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式之一[1]。

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(如误码率)下最优编码。

1.3 本课题的意义

在卷积码中，因为Viterbi算法效率高，速度快，结构相对简单等特点，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工作能独立完成。因此采用Viterbi译码算法具有非常现实的意义。

1.4 本课题的研究方法

本文通过基于MATLAB的SIMULINK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。