差错控制系统的性能分析

课程设计报告

课程名称 : 移动通信

设计题目名称：差错控制系统的性能分析

学院：信息工程学院

学生姓名：

班级：

学号：

成绩：

指导教师：

开课时间： 2015~2016 学年第二学期

目录

1、课程设计目的 (4)

2、设计任务书 (4)

3、进度安排 (8)

4、具体要求 (8)

5、基本原理 (9)

5.1 卷积码编码与译码原理 (9)

5.1.1 卷积码的编码原理 (9)

5.1.2 卷积码的译码原理 (10)

5.2 分组码（循环码）编码与译码原理 (13)

5.2.1 循环码编码原理 (14)

5.2.2循环码的译码原理 (14)

6、 Simulink单元模块设计 (18)

6.1 卷积码的差错控制系统仿真模型 (18)

6.1.1 总体设计框图 (18)

6.1.2 信源子系统 (18)

6.1.3 信道 (20)

6.1.4 信宿子系统 (21)

6.1.5 卷积码的差错控制系统M文件 (26)

6.1.6 运行结果 (28)

6.2 分组码的差错控制系统仿真模型 (29)

6.2.1 总体设计框图 (29)

6.2.2 信源子系统 (29)

6.2.3 信道 (31)

6.2.4 信宿子系统 (32)

6.2.5 分组码的差错控制系统M文件 (35)

6.2.6运行结果 (35)

7、运行程序过程中产生的问题及采取的措施 (36)

8、心得体会 (36)

9、参考文献 (37)

1、课程设计目的

移动通信也是一门实践性非常强的课程，实验教学在整个课程的教学中占据了非常重要的地位。在学生学习了现代通信原理、数字信号处理（DSP技术）等课程后，学生已经具有了一定的理论基础和实验技能，在此基础上本实验课程开设的主要作用和目的在于：

1．帮助学生更好地理解移动通信系统，掌握各种移动通信系统的模型2．帮助学生熟悉常用的通信系统仿真平台，学习仿真模型的设计，掌握通信系统的仿真方法，学会利用仿真软件对系统性能进行评价；

2、设计任务书

3、进度安排

星期一学习和熟悉仿真软件Matlab/Simulink

星期二系统的总体设计及各模块设计

星期三系统的总体设计及各模块设计

星期四总体系统仿真、调试

星期五验收设计成果及上交设计报告（电子稿和打印稿)

4、具体要求

4.1 运用SIMULINK建立基于分组码的差错控制系统仿真模型

（1）该模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，

（2）信源部分的数据源是随机的二进制序列。(子系统实现) （3）信道部分采用二进制对称信道。

（4）信宿部分用子系统实现。

（5）调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。

4.2 运用SIMULINK建立基于卷积码的差错控制系统仿真模型

（1）该模型包括信源部分、信道部分和信宿部分，

（2）信源部分的数据源是随机的二进制序列，随机的二进制序列要经过卷积编码，经过编码的数据要进行调制。(子系统实现)

（3）信道部分对调制后的信号进行加噪，采用加性高斯白噪声。

（4）信宿部分完成信号的解调和译码（维特比译码）。(子系统实现)

（5）调通链路，能够按照要求实现各项基本功能。

（6）运用MATLAB编写M文件，绘制出不同编码方式、不同信噪比下维特比译码的误比特率的关系曲线图进行分析。

5、基本原理

5.1 卷积码编码与译码原理

5.1.1 卷积码的编码原理

卷积码，又称连环码，是由伊莱亚斯(P.elias)于1955年提出来的一种非分组码。积码将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。卷积码是在一个滑动的数据比特序列上进行模2和操作，从而生成一个比特码流。卷积码和分组码的根本区别在于，它不是把信息序列分组后再进行单独编码，而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。卷积码具有误码纠错的能力，首先被引入卫星和太空的通信中。NASA标准（2，1，6）卷积码生成多项式为：

34613

4

5

6

2()1()1g D D D D D g D D D D D

=++++=++++

其卷积编码器为：

图5-1-1 K=7，码率为1/2的卷积码编码器 5.1.2 卷积码的译码原理

维特比译码，采用概率译码的基本思想是：把已接收序列与所有可能的发送序列做比较，选择其中码距最小的一个序列作为发送序列。如果接收到L 组信息比特，每个符号包括v 个比特。接收到的Lv 比特序列与2L 条路径进行比较，汉明距离最近的那一条路径被选择为最有可能被传输的路劲。当L 较大时，使得译码器难以实现。维特比算法则对上述概率译码做了简化，以至成为了一种实用化的概率算法。它并不是在网格图上一次比较所有可能的2kL 条路径(序列)，而是接收一段，计算和比较一段，选择一段最大似然可能的码段，从而达到整个码序列是一个最大似然值得序列。

下面以图5-1-2的(2，1，3)卷积码编码器所编出的码为例，来说明维特比解码的方法和运作过程。为了能说明解码过程，这里给出该码的状态图，如图

维特比译码需要利用图来说明移码过程。根据卷积码画网格的方法，我们可以画出该码的网格图，如图5-1-4所示。该图设接收到的序列长度为8，所以画8个时间单位，图中分别标以0至7。这里设编码器从a 状态开始运作。该网格图的每一条路径都对应着不同的输入信息序列。由于所有可能输入信息序列共有2kL 个，因而网格图中所有可能的路径也为2L 条。这里节点a=00，b=10，c=01，d=11。

设输入编码器的信息序列为(11011000)，则由编码器对应输出的序列为Y=(1101010001011100)。若收到的序列R=(0101011001011100),对照网格图来说明维特比译码的方法。

b

a b

c d

节点号

1

2

3

4

5

6

7

图5-1-2 (2,1,3)卷积码编码器

图5-1-3 (2,1,3)卷积码状态图

图5-1-4 (2,1,3)卷积码网格图