基于信道编码中的二进制线性分组码和卷积码的盲识别研究
目录
摘要 ................................................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................................................... I I 目录 ...........................................................................................................................................................III 第1章绪论. (1)
1.1课题研究背景与意义 (1)
1.2线性分组码和卷积码的盲识别研究在国内外现状和发展趋势 (1)
1.3论文结构安排 (3)
第2章数字通信理论与信道编码 (4)
2.1数字通信 (4)
2.1.1数字通信系统简介 (4)
2.2无线信道 (6)
2.3信道编码 (7)
2.3.1信道容量 (7)
2.3.2纠错码的认识 (8)
2.3.2.1两种码字在编码和解码中的比较 (8)
2.3.2.2典型的纠错码历史 (9)
2.3.3交织与扰码对通信的影响 (9)
2.4信道编码的盲识别阐述 (10)
2.4.1盲识别研究基于信道编码的初衷 (10)
2.4.2关于二进制线性分组码和卷积码盲识别分析的近况 (10)
2.5本章小结 (11)
第3章线性分组码与卷积码的盲识别分析 (12)
3.1线性分组码 (12)
3.1.1几个有关线性分组码的经常使用的概念 (12)
3.1.2二进制线性分组码 (12)
3.2盲识别中的二进制线性分组码分析 (13)
3.2.1高斯法解方程 (13)
3.2.2码重分析法 (14)
3.2.2.1码重分析法中的几个定理 (14)
3.2.2.2仿真结果与结果分析 (15)
3.2.3线性矩阵分析法 (16)
3.2.3.1矩阵模型的选择 (16)
3.2.3.2分组码长和分组码输出起始点的确立 (17)
3.2.3.3仿真结果与结果分析 (17)
3.3卷积码 (19)
3.3.1卷积码概述 (19)
3.3.2卷积码的矩阵形式 (20)
3.3.3卷积码的盲识别分析 (22)
3.3.3.1高斯法解方程 (22)
3.3.3.2线性矩阵分析法 (23)
3.3.4仿真结果与结果分析 (25)
3.4本章小结 (27)
第4章线性分组码与卷积码的盲识别在数字通信中的应用 (28)
4.1智能通信领域 (28)
4.2通信侦察领域 (29)
4.3本章小结 (29)
第5章总结与展望 (30)
III
万方数据
5.1工作总结 (30)
5.2研究展望 (30)
参考文献 (32)
致谢 (34)
IV
万方数据
桂林理工大学硕士学位论文
第1章绪论
1.1课题研究背景与意义
在通信系统传输中，信道编码的目的是保证从发送端传输到接收端的数据在接收端具有可靠性，如果在出现差错之后能够恢复，即具有恢复性。信道编码是在数据传输中占有十分重要比重的环节，通常能够通过降低误码率的手段来达到数据的可靠性，从而实现通信的稳定性。怎样更好的识别出接收端获取的信号，盲识别的提出对通信系统的传输具有重要的研究价值，盲识别是通过接收端收到的有误码信号，在完全未知原始编码或知道部分编码的情况下，反推出原始基带信号的一种技术。
从20世纪50年代信道编码的出现至今，随着现阶段通信的发展，导致编码识别技术的需求量越来越大，研究人员正忙着寻求在这一段时期里面能够有一种时间复杂度和空间复杂度是合理的识别技术，并且需要能够接近香农定理编码和解码方案的理论极限。研究表明，从汉明码，BCH码，RS码，卷积码，级联码显示属性来看，以及更复杂的Turbo码， LDPC码，可以发现它们在信道编码中的编码和解码在时间复杂度上面都有了很大的改善，表明它们都在不断减少与理论极限之间的差距[1]。随着现代科学技术的发展，在实际通信中，使用这些引进的信道编码已经非常普遍，如BCH码、RS码和卷积码已广泛应用于卫星通信，无人机和控制深空通信，移动通信，水下通信和其他数字通信系统。美国咨询委员会空间数据系统，把Turbo码作为一个标准的深空通信，并且它也被选定作为3G通信系统的信道编码方案之一; LDPC码被广泛应用于其他一般的数据通信，如卫星数字电视，深空通讯，存储器等，目前在4G通信系统已开始采用LDPC 码。从这些来看都说明了随着通信的发展，各种编码的应用也越来越普遍，随之而来的则是怎样减少它们在信道传输中产生的干扰。结合现阶段的情况，并继续提高信道编码理论和数字通信技术，通信信道编码技术将得到更广泛的应用。
信道编码被用于识别的目的是恢复原始信息，它可以被定义为编码信息已知的序列和部分，随后被用于执行反推原始编码信息，相关信息诸如码长，一些重要的编码码字的起点，生成多项式等参数[2]，这些参数都是构成原始信息不可缺少的。盲识别信道编码本质上是一个新兴的技术方向，但随着数字通信功能的发展，盲识别技术在近些年的应用已经逐步显示了其适应性和智能化特性，使这项新技术得到了广泛的应用[3]。
1.2线性分组码和卷积码的盲识别研究在国内外现状和发展趋势
结合已有文献可以看出，不管是在国内还是在国外，信道编码真正盲识别的实质性技术很少，并且重点研究卷积码。而分组码与卷积码很明显的区别在于，不同于卷积码
1
万方数据
基于DSP的系统卷积码盲识别
2015 年 第24卷 第 4 期 https://www.360docs.net/doc/9e1269677.html, 计 算 机 系 统 应 用 Research and Development 研究开发 257 基于DSP 的系统卷积码盲识别① 苗成林, 李 彤, 吕 军 (装甲兵工程学院 信息工程系, 北京 100072) 摘 要: 研究了一种系统卷积码的盲识别算法, 该算法通过建立数据矩阵, 遍历所有可能的矩阵形式, 分析矩阵秩特性的方法实现对信道盲参数识别, 参数包括码长、码字起点、码率、校验多项式和生成多项式. 并提出了将该算法移植到DSP 芯片中, 将软件仿真移植到硬件平台, 在CCS 软件中优化算法, 完成对1/2码率的系统卷积码盲识别仿真. 为实现快速算法, 运用在实际工程提供支持. 关键词: 卷积码; 盲识别; DSP; 秩特性 Blind Recognition of Systematic Convolutional Code Based on DSP MIAO Cheng-Lin, LI Tong, LV Jun (Department of Information Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China) Abstract : This paper researches an algorithm about the blind recognition of systematic convolutional code. By building data matrix and analyzing the rank property of the matrix, the algorithm can realize the blind recognition of channel parameters, which include the code length, code beginning, code rate, check polynomial as well as the generating polynomial. This paper also proposes the idea to transfer the algorithm to DSP. After transferring the software codes onto the hardware platform, we optimize the algorithm in the software CCS and then finish the simulation of the blind recognition of systematic convolutional code with code rate equals 1/2. It offers support to the fast implementation of the algorithm in actual projects. Key words : convolutional codes; blind recognition; DSP; rank characteristic 信道编码是现代数字通信系统的核心技术之一, 信道编码的参数分析是实现智能通信、通信侦察、网络对抗的必要组成部分. 卷积码由于实现简单、纠错性能较强, 在很多通信系统中得到应用[1]. 信道编码盲识别就是在未知编码信息条件下, 仅靠未知编码数据快速识别出编码体制、编码方法和编码参数[2]. 卷积码的快速盲识别算法[3]是一个比较新颖并且专业性较强的领域, 随着数字通信技术向着自适应、智能化方向发展, 越来越多的领域将产生对信道编码盲识别技术的需求, 因此对该技术进行研究具有重要的理论意义和应用价值. 本文研究的卷积码的盲识别技术是实现智能通信、网络对抗的关键技术之一. 在原有卷积码盲识别理论的基础上, 简化了识别算法, 使算法更加实用. 提 ① 收稿时间:2014-07-24;收到修改稿时间:2014-09-04 出了基于DSP 硬件平台的算法实现, 并完成了仿真实验, 结果体现了很好的特性. 1 DSP 选型 TMS320F28335 DSP 是TI 公司新推出的一款浮点型数字信号处理器[4]. 它在已有的DSP 平台上增加了浮点运算内核, 既保持了原有DSP 芯片的优势, 又能够对复杂浮点数进行运算, 节省代码执行时间和存储空间, 具有精度高、功耗小、成本低、外设集成度高, AD 转换精确和数据及程序存储量大等优点. 本设计中, 由于针对于大量的0、1符号对数据进行处理, 对存储空间和运算速度的要求较高, TMS320F28335的系统频率为150MHz, 片内Flash 和SARAM, 支持DSP/BIOS 实时操作系统在线仿真, 这些特点可满足设
线性分组码的信道编码和译码
clear; clc; %编码 G=input('请输入生成矩阵G,例如:G=[1 0 1 1 1;0 1 1 0 1]\n G='); [k,n]=size(G); r=n-k; m=input('请输入需传送信息m,如m=[0 0 0 1 1 0 1 1]\n m='); l=length(m); if(mod(l,k)) disp('输入的信息有误'); else ge=l/k; %将输入序列转化成矩阵m temp1=[]; for i=1:ge temp1(i,:)=m(k*(i-1)+1:i*k); end m=temp1; %求校验矩阵H c=mod(m*G,2); A=G(:,k+1:n); H=[A',eye(r)]; disp('校验矩阵');H disp('译码矩阵');c end disp('敲回车键继续'); pause %解码 y=input('输入接收序列y,如:y=[0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0]\n y='); temp2=[]; for i=1:ge temp2(i,:)=y(1,n*(i-1)+1:i*n); end y=temp2 s=mod(y*H',2); e=s*pinv(H'); for i=1:ge for j=1:n if(e(i,j)>0.5-eps) e(i,j)=1; else e(i,j)=0; end end end cc=mod(y+e,2); %cc=xor(y,e) sc=cc(:,1:2); disp('差错图样'); e disp('估计值'); cc disp('译码序列'); sc
线性分组码编码的分析与实现
课程设计任务书 2011—2012学年第一学期 专业：通信工程学号：080110501 姓名：李琼 课程设计名称：信息论与编码课程设计 设计题目：线性分组码编码的分析与实现 完成期限：自2011 年12 月19 日至2011 年12 月25 日共 1 周一．设计目的 1、深刻理解信道编码的基本思想与目的； 2、理解线性分组码的基本原理与编码过程； 3、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力； 4、使用MATLAB或其他语言进行编程。 二．设计内容 给定消息组M及生成矩阵G，编程求解其线性分组码码字。 三．设计要求 编写的函数要有通用性。 四．设计条件 计算机、MATLAB或其他语言环境 五．参考资料 [1]曹雪虹，张宗橙.信息论与编码.北京：清华大学出版社，2007. [2]王慧琴.数字图像处理.北京：北京邮电大学出版社，2007. 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日
该系统是（6，3）线性分组码的编码的实现，它可以对输入的三位的信息码进行线性分组码编码。 当接收到的六位码字中有一位发生错误时，可以纠正这一位错码；当接收到的码字有两位发生错误时，只能纠正一位错误，但同时能检测出另一位错误不能纠正。只有特定位有两位错误时，才能纠正两位错误。这样就译出正确的信息码组，整个过程是用MATLAB语言实现的。 关键词：编码；MA TLAB；纠错
1课程描述 0 2 设计原理 (1) 2.1 线性分组码的编码 (1) 2.1.1 生成矩阵 (1) 2.1.2 校验矩阵 (3) 2.2 伴随式与译码 (4) 2.2.1 码的距离及纠检错能力 (4) 2.2.2 伴随式与译码 (4) 3 设计过程 (5) 3.1 编码过程 (5) 3.2 仿真程序 (7) 3.4 结果分析 (11) 总结 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)
实验九 (2,1,5)卷积码编码译码技术
实验九 (2,1,5）卷积码编码译码技术 一、实验目的 1、掌握(2,1,5）卷积码编码译码技术 2、了解纠错编码原理。 二、实验内容 1、(2,1,5）卷积码编码。 2、(2,1,5）卷积码译码。 三、预备知识 1、纠错编码原理。 2、(2,1,5）卷积码的工作原理。 四、实验原理 卷积码是将发送的信息序列通过一个线性的，有限状态的移位寄存器而产生的编码。通常卷积码的编码器由K级（每级K比特）的移位寄存器和n个线性代数函数发生器（这里是模2加法器）组成。 若以（n,k,m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n 为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1= K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k 元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。 编码器 随着信息序列不断输入，编码器就不断从一个状态转移到另一个状态并同时输出相应的码序列，所以图3所示状态图可以简单直观的描述编码器的编码过程。因此通过状态图很容易给出输入信息序列的编码结果，假定输入序列为110100，首先从零状态开始即图示a状态，由于输入信息为“1”，所以下一状态为b并输出“11”，继续输入信息“1”，由图知下一状态为d、输出“01”……其它输入信息依次类推，按照状态转移路径a->b->d->c->b->c->a输出其对应的编码结果“110101001011”。 译码方法 ⒈代数 代数译码是将卷积码的一个编码约束长度的码段看作是[n0(m+1），k0(m+1)]线性分组码，每次根据（m+1）分支长接收数字，对相应的最早的那个分支上的信息数字进行估计，然后向前推进一个分支。上例中信息序列 =(10111），相应的码序列 c=(11100001100111）。若接收序列R=(10100001110111），先根据R 的前三个分支（101000）和码树中前三个分支长的所有可能的 8条路径(000000…）、（000011…）、（001110…）、（001101…）、（111011…）、（111000…）、（110101…）和（110110…）进行比较，可知（111001）与接收
基于信道编码中的二进制线性分组码和卷积码的盲识别研究
目录 摘要 ................................................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................................................... I I 目录 ...........................................................................................................................................................III 第1章绪论. (1) 1.1课题研究背景与意义 (1) 1.2线性分组码和卷积码的盲识别研究在国内外现状和发展趋势 (1) 1.3论文结构安排 (3) 第2章数字通信理论与信道编码 (4) 2.1数字通信 (4) 2.1.1数字通信系统简介 (4) 2.2无线信道 (6) 2.3信道编码 (7) 2.3.1信道容量 (7) 2.3.2纠错码的认识 (8) 2.3.2.1两种码字在编码和解码中的比较 (8) 2.3.2.2典型的纠错码历史 (9) 2.3.3交织与扰码对通信的影响 (9) 2.4信道编码的盲识别阐述 (10) 2.4.1盲识别研究基于信道编码的初衷 (10) 2.4.2关于二进制线性分组码和卷积码盲识别分析的近况 (10) 2.5本章小结 (11) 第3章线性分组码与卷积码的盲识别分析 (12) 3.1线性分组码 (12) 3.1.1几个有关线性分组码的经常使用的概念 (12) 3.1.2二进制线性分组码 (12) 3.2盲识别中的二进制线性分组码分析 (13) 3.2.1高斯法解方程 (13) 3.2.2码重分析法 (14) 3.2.2.1码重分析法中的几个定理 (14) 3.2.2.2仿真结果与结果分析 (15) 3.2.3线性矩阵分析法 (16) 3.2.3.1矩阵模型的选择 (16) 3.2.3.2分组码长和分组码输出起始点的确立 (17) 3.2.3.3仿真结果与结果分析 (17) 3.3卷积码 (19) 3.3.1卷积码概述 (19) 3.3.2卷积码的矩阵形式 (20) 3.3.3卷积码的盲识别分析 (22) 3.3.3.1高斯法解方程 (22) 3.3.3.2线性矩阵分析法 (23) 3.3.4仿真结果与结果分析 (25) 3.4本章小结 (27) 第4章线性分组码与卷积码的盲识别在数字通信中的应用 (28) 4.1智能通信领域 (28) 4.2通信侦察领域 (29) 4.3本章小结 (29) 第5章总结与展望 (30) III 万方数据
基于遗传算法的(n,n-1,m)卷积码盲识别
收稿日期：2014-08-12修回日期：2014-09-18 基金项目： 国家自然科学基金（61201379）；安徽省自然科学基金资助项目（1208085QF103）作者简介：张 岱（1993-），男，安徽太和人，硕士研究生。研究方向：信道编码识别分析。 *摘 要：针对信息截获领域中（n ，n -1，m ） 卷积码盲识别问题，提出基于遗传算法的盲识别方法。该方法在矩阵分析得到编码参数之后，利用遗传算法的全局搜索能力实现对基本校验多项式矩阵的精确识别，进而实现对基本生成多项式矩阵的识别。仿真表明：该方法能够在高误码条件下实现对（n ，n -1，m ）卷积码的盲识别，且运算量相对于以往的高容错识别方法得到降低。 关键词：信息截获，卷积码，盲识别，遗传算法中图分类号：TP309 文献标识码：A 基于遗传算法的（n ，n -1，m ）卷积码盲识别* 张岱，张玉，杨晓静，樊斌斌 （电子工程学院， 合肥230037）Blind Recognition of （n ，n -1，m ）Convolutional Code Based on Genetic Algorithm ZHANG Dai ，ZHANG Yu ，YANG Xiao-jing ，FAN Bin-bin （Electronic Engineering Institute ，Hefei 230037，China ） Abstract ：Considering blind recognition of （n ，n -1，m ）convolutional code in information interception ，a recognition method based on genetic algorithm is proposed.After obtaining coding characters through matrix analysis ，this method achieves accurate recognition of the basic check polynomial matrix by utilizing global searching ability of the genetic algorithm.Then ，recognition of basic generator polynomial matrix is realized.The simulation shows that this method can blindly recognise （n ，n -1，m ）convolutional code in a high BER environment ，while its computing efforts get lower compared with high fault-tolerant methods before. Key words ： information interception ，convolutional code ，blind recognition ，genetic algorithm 0引言 在现代数字通信系统中普遍采用信道编码技术以提高信息传输的安全可靠性，其中，卷积码作为信道编码中一种典型的纠错编码方式，广泛应用于卫星通信、深空通信等领域中。因此，卷积码盲识别研究在非合作环境下的信息截获等领域具有重要意义［1］。（n ，n -1，m ）卷积码具有较高的编码效率，故本文将针对（n ，n -1，m ）卷积码的盲识别展开研究。 卷积码盲识别技术的重要性受到了国内外越来越多研究人员的关注［2-8］，目前的识别方法主要有基 于欧几里德算法的识别方法［3］、Walsh-Hadamard 分 析法［4］、基于校验统计的识别方法［5-6］ 、基于BM 的 快速合冲法 ［7］ 和基于矩阵分析的识别方法［8］等。其中基于欧几里德算法的识别方法适用于1/n 码率卷 积码，运算量小但容错性能差；Walsh-Hadamard 分 析法和基于校验统计的识别方法同样只适用于1/n 码率卷积码，具有较好的容错性，但运算量巨大；基于BM 的快速合冲法运算量小且具备一定容错性，但该方法只适用于1/2码率卷积码的识别；基于矩阵分析的识别方法可对不同码率卷积码进行全盲识别，其中在对卷积码编码参数识别时具有较高容错性，但对基本校验矩阵进行识别时容错性差。 文章编号：1002-0640（2015） 09-0031-04Vol.40，No.9Sep ，2015 火力与指挥控制 Fire Control &Command Control 第40卷第9期2015年9月 31··
线性分组码的编码与译码
· 实践教学 · 大学 计算机与通信学院 2014年秋季学期 计算机通信课程设计 题目：线性分组码(9，4)码的编译码仿真设计
专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：
摘要 该系统是（9，4）线性分组码的编码和译码的实现，它可以对输入的四位的信息码进行线性分组码编码，对于接收到的九位码字可以进行译码，从而译出四位信息码。 当接收到的九位码字中有一位发生错误时，可以纠正这一位错码；当接收到的码字有两位发生错误时，只能纠正一位错误，但同时能检测出另一位错误不能纠正。只有特定位有两位错误时，才能纠正两位错误。这样就译出正确的信息码组，整个过程是用MATLAB语言实现的。 关键词：编码; 译码; 纠错
目录 摘要 (1) 目录 (2) 1. 信道编码概述 (2) 1.1信道模型 (2) 1.2 抗干扰信道编码定理及逆定理 (3) 1.3 检错与纠错的基本原理 (4) 1.4 限失真编码定理 (5) 2.线性分组码的编码 (6) 2.1 生成矩阵 (6) 2.2 校验矩阵 (9) 2.3 伴随式与译码 (10) 3. 线性分组码编码的Matlab仿真 (12) 3.1 程序流程图 (12) 3.2 程序执行结果 (12) 3.2 线性分组码译码的Matlab仿真 (13) 3.3结果分析 (15) 参考文献 (16) 总结 (17) 致谢 (18) 附录 (19)
前言 由于计算机、卫星通信及高速数据网的飞速发展，数据的交换、处理和存储技术得到了广泛的应用，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、出现马赛克等现象，人们对数据传输和存储系统的可靠性提出来了越来越高的要求，经过长时间的努力，通过编译码来控制差错、提高可靠性的方式在信道传输中得到了大量的使用和发展，并形成了一门新的技术叫做纠错编码技术，纠错编码按其码字结构形式和对信息序列处理方式的不同分为两大类：分组码和卷积码。 目前，绝大多数的数字计算机和数字通信系统中广泛采用二进制形式的码。而线性分组码具有编译码简单，封闭性好等特点，采用差错控制编码技术是提高数字通信可靠性的有效方法，是目前较为流行的差错控制编码技术。 对线性分组码的讨论都在有限域GF(2)上进行，域中元素为{0,1},域中元素计算为模二加法和模二乘法。分组码是一组固定长度的码组，可表示为（n , k），通常它用于前向纠错。在分组码中，监督位被加到信息位之后，形成新的码。在编码时，k个信息位被编为n位码组长度，而n-k个监督位的作用就是实现检错与纠错。 对于长度为n的二进制线性分组码，它有种2n可能的码组，从2n种码组中，可以选择M=2k个码组（k 吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院 信息理论与编码课程设计报告 设计题目：线性分组码编码的分析与实现 专业班级：电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计时间： 2014.11.24－2014.12.5 1.1 第1章 概述 1.1 设计的作用、目的 《信息论与编码》是一门理论与实践密切结合的课程,课程设计是其实践性教学环节之一，同时也是对课堂所学理论知识的巩固和补充。其主要目的是加深对理论知识的理解，掌握查阅有关资料的技能，提高实践技能，培养独立分析问题、解决问题及实际应用的能力。 通过完成具体编码算法的程序设计和调试工作，提高编程能力，深刻理解信源编码、信道编译码的基本思想和目的，掌握编码的基本原理与编码过程，增强逻辑思维能力，培养和提高自学能力以及综合运用所学理论知识去分析解决实际问题的能力，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 1.2 设计任务及要求 设计一个（6, 3）线性分组码的编译码程序：完成对任意序列的编码，根据生成矩阵形成监督矩阵，得到伴随式，并根据其进行译码，同时验证工作的正确性。 1．理解信道编码的理论基础，掌握信道编码的基本方法； 2．掌握生成矩阵和一致校验矩阵的作用和求解方法； 3．针对线性分组码分析其纠错能力，并能够对线性分组码进行译码； 4．能够使用MATLAB 或其他语言进行编程，实现编码及纠错，编写的函数要有通用性。 1.3设计内容 已知一个（6,3）线性分组码的Q 矩阵：设码字为(c 5, c 4, c 3, c 2, c 1, c 0) 011101110Q ?? ??=?? ???? 求出标准生成矩阵和标准校验矩阵，完成对任意信息序列（23个许用码字）的编码。 当接收码字R 分别为(000000), (000001), (000010), (000100), (001000), (010000), (100000), (100100)时，写出其伴随式S ，以表格形式写出伴随式与错误图样E 的对应关系。纠错并正确译码，当有两位错码时，假定c 5位和c 2位发生错误。 本科生毕业论文（设计） 题目：MATLAB实现卷积码编译码 专业代码： 作者姓名： 学号： 单位： 指导教师： 年月日 目录 前言----------------------------------------------------- 1 1. 纠错码基本理论---------------------------------------- 2 1.1纠错码基本理论 ----------------------------------------------- 2 1.1.1纠错码概念 ------------------------------------------------- 2 1.1.2基本原理和性能参数 ----------------------------------------- 2 1.2几种常用的纠错码 --------------------------------------------- 6 2. 卷积码的基本理论-------------------------------------- 8 2.1卷积码介绍 --------------------------------------------------- 8 2.1.1卷积码的差错控制原理----------------------------------- 8 2.2卷积码编码原理 ---------------------------------------------- 10 2.2.1卷积码解析表示法-------------------------------------- 10 2.2.2卷积码图形表示法-------------------------------------- 11 2.3卷积码译码原理---------------------------------------------- 15 2.3.1卷积码三种译码方式------------------------------------ 15 2.3.2V ITERBI译码原理---------------------------------------- 16 3. 卷积码编译码及MATLAB仿真---------------------------- 18 3.1M ATLAB概述-------------------------------------------------- 18 3.1.1M ATLAB的特点------------------------------------------ 19 3.1.2M ATLAB工具箱和内容------------------------------------ 19 3.2卷积码编码及仿真 -------------------------------------------- 20 3.2.1编码程序 ---------------------------------------------- 20 3.3信道传输过程仿真-------------------------------------------- 21 3.4维特比译码程序及仿真 ---------------------------------------- 22 3.4.1维特比译码算法解析------------------------------------ 23 3.4.2V ITERBI译码程序--------------------------------------- 25 3.4.3 VITERBI译码MATLAB仿真----------------------------------- 28 3.4.4信噪比对卷积码译码性能的影响 -------------------------- 28 摘 要：信道编码是数字通信中极其重要的环节，其识别成为信息截获恢复领域一个亟需解决的问题。针对卷 积码盲识别问题，提出了一种基于校验匹配统计的识别方法，该方法首先通过统计的方法求出最佳匹配的校验矩阵，进而推导出生成多项式矩阵。最后，通过MATLAB 实例仿真验证了该方法能够有效识别出所有卷积码，且具有很好的容错性能。 关键词：卷积码盲识别，匹配统计，容错性能，生成多项式中图分类号：TP309 文献标识码：A 一种新的高误码（2，1，m ）卷积码盲识别方法* 张东，陈国顺，王格芳，吕艳梅 （军械技术研究所， 石家庄050000）A New Method of Blind Recognition to （2，1，m ）Convolutional Code ZHANG Dong ，CHEN Guo-shun ，WANG Ge-fang ，L Yan-mei （Machine Technology Research Institute ，Shijiazhuang 050000，China ） Abstract ：Channel coding is a vital part in digital communication ，and its recognition has been a problem that must be solved.This paper proposes a method ，based on suited statistic ，to recognize the convolutional code.Firstly ，this method seeks the prime parity -check matrix by statistic ，and then deduces the generator polynomial matrix.At last ，the simulation of MATLAB proves that this method can recognize all convolutional code ，and has the good performance of error-resilient. Key words ：blind recognition of convolutional code ，suited statistic ，performance of error-resilient ，generator polynomial matrix 文章编号：1002-0640（2013） 11-0069-03Vol.38，No.11Nov ，2013 火力与指挥控制 Fire Control &Command Control 第38卷第11期2013年11月 引言 信道编码可以提高数据传输的可靠性，是保障通 信畅通的有效手段，也是数字通信系统的重要环节。目前信道编码主要包括线性分组码、卷积码、LDPC 码和Turbo 码等，而卷积码因纠错能力强和编译简单等优点已广泛应用于卫星系统测控链路、深空探测系统和第三代移动通信等［6］。这使得卷积码的识别成为信息对抗所面临的一项重要课题，如何在高误码率情况下有效识别出编码方式和参数并有效译码，是进行信息恢复所亟需解决的问题。目前，国外针对信道编码识别研究的公开文献资料非常少，国内有关卷积码 识别的方法主要有：欧几里德算法［1］ 、基于快速双合 冲算法［2］ 、基于Walsh-Hadamard 变换法［3］、构建分 析矩阵法［4］。可见，现有的卷积码识别方法应用范围受限，实用价值不高，一般不能在误码率较高情况 下进行识别。 （2，1，m ） 卷积码是卫星通信和深空探测中应用最广泛的卷积码，也是大多数（n -1）/n 码率删余卷积码的源码，本文针对该卷积码的识别问题提出了基于匹配统计的盲识别方法，该方法具有很好的容错性能，能够在误码率高达10-2量级情况下有效识别出一般（2，1，m ） 卷积码。弥补了Walsh-Hadamard 变换法需占用巨大存储空间的不足。 1（2，1，m ） 卷积码识别问题的描述实际应用的卷积码均是二进制卷积码，即建立在二元域F 2上。卷积码是把信源输出的信息序列， 收稿日期：2012-10-09 修回日期：2012-11-16 基金项目： 军内科研基金资助项目作者简介：张东（1984-），男，河北邱县人，硕士。研究方向：电子系统检测及故障诊断。 *ü69·· 1. 已知一个(5, 3)线性码C 的生成矩阵为： 11001G 0 11010 1 11?? ??=?????? （1）求系统生成矩阵； （2）列出C 的信息位与系统码字的映射关系； （3）求其最小Hamming 距离，并说明其检错、纠错能力； （4）求校验矩阵H ； （5）列出译码表，求收到r =11101时的译码步骤与译码结果。 解： （1）线性码C 的生成矩阵经如下行变换： 23132110011 00110110101101001110 0111100111 001101101010100011100111???? ??????????→??? ????????? ??????????????→??? ????????? 将第、加到第行 将第加到第行 得到线性码C 的系统生成矩阵为 ?? ?? ??????=111000*********S G （2）码字),,,(110-=n c c c c 的编码函数为 [][][]111000*********)(210m m m m f c ++== 生成了的8个码字如下 (3) 最小汉明距离d =2，所以可检1个错，但不能纠错。 (4) 由],[],,[)()(k n T k n k k n k k n I A H A I G --?-?-==，得校验矩阵 ?? ????=1010101111H (5) 消息序列m =000,001,010,011,100,101,110,111，由c =mGs 得码字序列 c 0=00000, c 1=00111,c 2=01010, c 3=01101, c 4=10011, c 5=10100,c 6=11001, c 7=11110 则译码表如下： 当接收到r =(11101)时，查找码表发现它所在的列的子集头为(01101)，所以将它译为c =01101。 2．设（7, 3）线性码的生成矩阵如下 010101000101111001101G ?? ??=?? ???? （1）求系统生成矩阵； （2）求校验矩阵； （3）求最小汉明距离； （4）列出伴随式表。 解： （1）生成矩阵G 经如下行变换 13 23 01010101 0011010010111001011110011010 10101010011011 0011010010111010101001010100010111???? ????????→??? ????????? ?????????????→??? ????????? 交换第、行交换第、行 得到系统生成矩阵： 100110101010100010111S G ?? ??=?? ???? （2）由],[],,[)()(k n T k n k k n k k n I A H A I G --?-?-==，得校验矩阵为 实验四 卷积码的编解码 一、实验目的 1、掌握卷积码的编解码原理。 2、掌握卷积码的软件仿真方法。 3、掌握卷积码的硬件仿真方法。 4、掌握卷积码的硬件设计方法。 二、预习要求 1、掌握卷积码的编解码原理和方法。 2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。 3、熟悉Quatus 的应用和FPGA 的开发方法。 三、实验原理 1、卷积码编码原理 在编码器复杂度相同的情况下，卷积码的性能优于分组码，因此卷积码几乎被应用在所有无线通信的标准之中，如GSM ， IS95和CDMA 2000 的标准中。 卷积码通常记作( n0 ， k0 ， m) ，它将k 0 个信息比特编为n 0 个比特， 其编码效率为k0/ n0 ， m 为约束长度。( n0 ， k0 ， m ) 卷积码可用k0 个输入、n0 个输出、输入存储为m 的线性有限状态移位寄存器及模2 加法计数器来实现。 本实验以（2，1，3）卷积码为例加以说明。图1就是卷积码编码器的结构。 图1 （2，1，3）卷积码编码器 其生成多项式为： 21()1G D D D =++； 2 2()1G D D =+； 如图1 所示的(2，1，3)卷积码编码器中，输入移位寄存器用转换开关代替，每输入一个信息比特经编码产生二个输出比特。假设移位寄存器的初始状态为全0，当第一个输入比特为0时，输出比特为00；若输入比特为１，则输出比特为11。随着第二个比特输入，第一个比特右移一位，此时输出比特同时受到当前输入比特和前一个输入比特的影响。第三个比特输入时，第一、二个比特分别右移一位，同时输出二个由这三位移位寄存器存储内容所共同决定的比特。依次下去就完成了编码过程。 下面是卷积码的网格图表示。他是比较清楚而又紧凑的描述卷积码的一种方式，它是最常用的描述方 ISSN１００４‐９０３７，CODEN SCYCE４ Journal of Data Acquisition and Processing Vol．３０，No．３，May２０１５，pp．６３６－６４５DOI：１０．１６３３７／j．１００４‐９０３７．２０１５．０３．０２０ 眗２０１５by Journal of Data Acquisition and Processing http：／／sjcj．nuaa．edu．cn E‐mail：sjcj＠nuaa．edu．cn Tel／Fax：＋８６‐０２５‐８４８９２７４２ 一种高误码（n，k，m）非系统卷积码盲识别算法 张 岱１ 张 玉１ 杨晓静２ （１．电子工程学院５０４教研室，合肥，２３００３７；２．电子工程学院４０２教研室，合肥，２３００３７） 摘 要：针对信息截获等领域中的卷积码盲识别问题，提出一种高误码（n，k，m）非系统卷积码盲识别算法。首先建立可变的数据矩阵模型，对侦收到的数据进行相关预处理，以减小误码对识别的影响，提高算法的容错性能；再对预处理后的数据矩阵进行统计分析，识别出卷积码的各项参数，并提取各个数据矩阵的校验序列；进而利用校验序列构建线性方程组求解生成多项式矩阵组，通过设定筛选生成多项式矩阵的条件，筛选出非系统卷积码的生成多项式矩阵，最终完成对非系统卷积码的识别。仿真实验表明，该算法可以对高误码（n，k，m）非系统卷积码实现有效的盲识别。 关键词：信息截获；非系统卷积码；盲识别；预处理；高误码率 中图分类号：T P３０９ 文献标志码：A Algorithm for Blind Recognition of（n，k，m）Non‐systematic Convolutional Code With High BER Zhang Dai１，Zhang Yu１，Yang Xiaojing２ （１．５０４Research Office，Electronic Engineering Institute，Hefei，２３００３７，China；２．４０２Research Office，Electronic Engineering Institute，Hefei，２３００３７，China） Abstract：An algorithm for blind recognition of（n，k，m）non‐systematic convolutional code with high BER is proposed in information interception．Firstly，an alterable matrix model is constructed to deal with the received data in advance．Then，statistical analysis of the preprocessed data matrixes is carried out to recognize parameters of the convolutional code and extract check‐sequences of the each data ma‐trix．Linear equation set using check‐sequences is built to figure out the generator polynomial matrix g roup．Through setting condition of selecting the generator polynomial matrix of the non‐systematic con‐volutional code，the non‐systematic convolutional code is recognized．Finally simulation results show that the algorithm can recognize（n，k，m）non‐systematic convolutional code effectively in the high BER con‐dition． Key words：information interception；non‐systematic convolutional code；blind recognition；p reprocess；high BER 引 言 在数字通信中，信道编码可以提高通信的可靠性，目前信道编码主要包括线性分组码、卷积码、Tur‐ 基金项目：国家自然科学基金（６１２０１３７９）资助项目。 收稿日期：２０１３‐１２‐２７；修订日期：２０１４‐０６‐１３ 综合性设计性实验报告 专业： 学号： 姓名： 实验所属课程：信息论与编码 实验室(中心)：信息技术软件实验室 指导教师： 2 教师评阅意见： 签名：年月日实验成绩： 一、题目 线性分组码编译码实验 二、仿真要求 1.分别用不同的生成矩阵进行（7,4）线性分组码的编码，经调制解调后译 码，并比较两种线性分组码的纠错能力。 2.掌握线性分组码的编码原理、编码步骤和译码方法。 3.熟悉matlab软件的基本操作，学会用matlab软件进行线性分组码的编码 和译码。 三、仿真方案详细设计 编码： 本实验采用的是（7，4）线性分组码，线性分组码的编码由监督矩阵和生成矩阵实现，监督矩阵H为（3×4）的矩阵，由监督方程和（4×4）的单位矩阵构成，生成矩阵G为（4×7）的矩阵，由（4×4）的单位矩阵和监督矩阵的转置矩阵构成。实现过程为： 1、将要编码的序列先整形，整为4列 2、如果序列不能被4整除在后边补0使其能被4整除 3、将整形后的序列与生成矩阵G相乘即得到编码后的码字 在本实验中，分别生成两种生成矩阵，在产生了生成矩阵后根据输入的四位信息位和生成矩阵相乘即可得到编码矩阵。 译码： 在译码过程中，我们利用错误图样和伴随式来进行纠错。 1、设一个接收码字矩阵为R，R*H'=S（模2乘），则S为码字对应的伴随 式矩阵如果S=0则说明接受码字无差错； 2、如果S不为0，查看矩阵S中不为0的那行所在行数，该行即收码字错 误所在行i； 3、将S转置，将不为0的一列与H每一列进行比较，找到H中相同列，该 列的列数即为错误所在列； 4、由步骤2和3得到错误具体位置，模2加对应的错误图样就可得到正确 码字。 BPSK调制: BPSK调制利用载波的相位变化来传递数字信息，振幅和频率保持不变。双极性的全占空矩形脉冲序列与正弦载波相乘就得到调制信号。因此进行调制时首先进行码形变换变为双极性的，再经乘法器与载波相乘得到调制信号。其具体实现方法如下： 1、将0、1序列变为-1、1序列； 2、将序列与载波相乘，为‘1’时与载波相位相同，为‘-1’时与载波相位相反。 BPSK解调: 解调是产生一个与载波频率相同的本地载波，与经信道加噪后的调制信号相乘，得到解调信号，进而通过抽样判决得出原始信号。解调是调制的逆过程，其作用是从接受信号中恢复出原基带信号。解调的方法分为两类：相干解调和非相干解调（如包络检波）。相干解调也称同步检波，适用于所有线性调制信号的解调。其关键是必须在已调信号的接收端产生与信号载波同频同相的本地载波。本次仿真实验采用的是相干解调法，调制信号与想干载波相乘，经过低通滤波器，再抽样判决得到原信号。通过产生一个与载波频率相同的本地载波，与经信道加噪后的调制信号相乘，得到解调信号，然后通过低通滤波器滤波器再抽样判决，得出解调后的原始信号。(6-3)线性分组码编码分析与实现
MATLAB实现卷积码编译码-
一种新的高误码(2,1,m)卷积码盲识别方法
线性分组码-习题
14卷积码编解码
一种高误码(n,k,m)非系统卷积码盲识别算法
线性分组码实验报告(DOC)