信道编码实验报告

无线通信基础课程设计报告

（信道编码）

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无线通信系统课程设计报告

实验摘要：数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从

而使接收端产生图象跳跃、不连续等现象。信道编码通过对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的检错和纠错能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。提高数据传输可靠性，降低误码率是信道编码的任务。

实验名称：信道编码

实验目标：本实验的目标是领会信道编码的基本思想。并通过比较有无信道编码模块的

不同系统误码率性能，感受信道编码技术对于提高系统性能的重要意义。

实验原理：打开“Channel_Coding_74.vi”前面板如图1所示，打开程序框图并理解参与

信道编码的整个数据流。程序包含上下两个独立的部分如图2所示，下面部分是生成误码率曲线如图1(b)，其结构和上面部分类似，你只需要关注上面部分程序即可；上面部分代码大致可由做7个模块组成，每一模块完成一项功能。你负责的是这个实验的“编码和解码”功能。这些模块为：

1、读取图片

LabVIEW提供了一个能够读取JPEG格式的图像并输出图像数据的模块。提供的还原像素图.vi完成图像数据到一维二进制数据的转换（图像数据→十进制二维数组→二进制一维数组），输出信源比特流。

(a)实验操作部分(b)误码率曲线

图1 前面板

2、信道编码

我们的下一个目标是对信源比特流进行信道编码。信道编码方案很多，线性分组码、卷积码、LDPC码等等；这里我们采用简单的（7，4）线性分组码。

图2 程序框图

线性分组码是一类重要的纠错码。在（n ，k ）线性分组码中，常用到能纠正一位错误的汉明码。其主要参数如下：

码长：

21m

n =-； 信息位：21m

k m =--； 校验位：m n k =-； 最小距离： d = 3； 纠错能力： t = 1；

本次实验需要用到的是(7,4)分组码，属系统码，前四位为信息位，后三位为冗余位。

3、BPSK 调制

上一步得到的是二进制的信息比特流，需要采用一定的调制方案，将二进制的信息比特

映射成适合信道传输的符号。这里我们采用最简单的BPSK 调制：将信息0映射为幅值为1的信号，信息1映射为幅值为-1的信号，如图3所示。

(1,0)=0

图3 BPSK 映射图

4、加高斯白噪声

根据给定的信噪比(dB)，信号功率和编码速率，计算高斯白噪声的功率，生成和信号数组相同长度的高斯白噪声数组，叠加到信号上，模拟信号经过加性高斯白噪声信道的情况。在本模块中你需要设定信噪比。

5、BPSK 解调

接收端一侧首先要进行BPSK 解调（注意，接收机要想进行BPSK 的解调，还必须找到发送端BPSK 调制时的映射方式）。

6、信道解码

上一步完成后得到二进制数组，本模块根据74码的生成矩阵得到其校验矩阵，并完成74码的解码，得到恢复的信息流。

7、重建图片

将上步得到的信息流转换成二维的JPEG 数组，使用“绘制还原像素图.vi ”重建图片。

实验内容：

任务1

实现汉明（7，4）码的编、解码，即完成encode_74.vi 和decode_74.vi 的设计。 1) 编码

令(7,4)分组码的生成矩阵为矩阵G 如下：

根据生成矩阵，输出码字可按下式计算： 所以有： 信息位冗余位

由以上关系可以得到(7,4)汉明码的全部码字如表1所示。

1000110010001100101110001101G ⎡⎤

⎢⎥

⎢

⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

3210321010001100100011(,,,)(,,,)00101110001101b a a a a G a a a a ⎡⎤

⎢⎥

⎢

⎥=∙=∙⎢⎥⎢⎥⎣⎦

63

52

41

30

b a b a b a b a ====2310

1321

0210

b a a a b a a a b a a a =⊕⊕=⊕⊕=⊕⊕

表1 (7,4)汉明码的全部码字

2) 译码

(7,4)汉明码的译码将输入的7位汉明码翻译成4位的信息码，并且纠正其中可能出现的一个错误。

由于生成矩阵G 已知且G = [I k Q ] ，可以得到矩阵Q 的值

110011111101T Q P ⎡⎤⎢⎥

⎢

⎥==⎢⎥⎢⎥⎣⎦

又因为T

P Q =则:

101111100111P ⎡⎤

⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥⎣⎦

而校验矩阵H 满足 H =[P I r ] ,则：

101110011100100111001H ⎡⎤

⎢⎥=⎢⎥

⎢⎥⎣⎦

由校正子S = BH T =（A + E ）H T = EH T 可以看出校正子S 与错误图样E 是一一对

应的。通过计算校正子得到对应的错误图样，根据式子A =B + E 便可得到纠正了一位可能错误的信息位，完成解码。

任务2

比较采用编码方式和不采用编码方式，系统的误码率性能，观察并分析实验现象并得出

实验步骤及结果分析：

打开文件“Channel_Coding_74.vi”，对文件进行加噪处理，得到下面的图一

图一

对信号进行加噪和编码我们得到图二

图二