基于Matlab的差错控制仿真讲解.docx

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基于Matlab的差错控制仿真讲解

摘要

Abstract

引言1

第一章绪论2

1.1题目背景2

1.2课题研究意义2

1.3国内外相关研究情况2

1.4本文主要研究工作3

第二章相关技术介绍4

2.1差错控制技术4

2.1.1差错控制的基本方式4

2.1.2差错控制编码5

2.1.3差错控制编码的分类5

2.1.4差错控制编码的基本原理5

2.2线性分组码6

2.2.1线性分组码基本概念6

2.2.2线性分组码编码原理6

2.2.3差线性分组码译码原理7

2.3循环码8

2.3.1循环码基本概念8

2.3.2循环码的多项式表示及生成矩阵8

2.3.3循环码编码原理9

2.3.4循环码译码原理10

第三章Matlab软件与Simulink仿真平台12

3.1Matlab软件介绍12

3.1.1Matlab发展史12

3.1.2M文件13

3.1.3程控流语句13

3.2Simulink14

3.2.1Simulink简介14

3.2.2Simulink模块15

第四章基于Matlab差错控制技术仿真及结果分析17

4.1线性分组码差错控制仿真17

4.1.1线性分组码仿真步骤17

4.1.2线性分组码差错控制仿真系统模型17

4.1.3线性分组码仿真流程及结果分析17

4.2循环码差错控制仿真17

4.2.1循环码仿真步骤23

4.2.2循环码差错控制仿真系统模型25

4.2.3循环码仿真流程及结果分析25

4.2.4主要功能模块及参数设置26

4.2.5循环码的误码率与差错率的关系29

结论32

致谢33

参考文献34

基于Matlab的差错控制技术仿真

摘要：

近些年来，通信增值业务得到迅速发展，保证通信中较低信噪比情况下的数据无误传输，提高通信的有效性和可靠性显得越来越重要，而差错控制技术对于提高通信系统的传输可靠性具有重要意义。

在通信传输过程中，由于各种因素的影响数据可能变得紊乱或丢失，造成发送的数据和接收的数据不一致而出现差错。

差错控制是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。

而信道编码是通信系统中采用的一种差错控制措施。

在信道编码过程中，发送端将会给被传输的信息上附加一些监督码元，进行特定编码，在监督码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联且约束。

在接收端以既定之规则来校验信息码元与监督码元之间的关系，一旦在传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元的关系就会受到破坏，从而在接收端可以发现错误乃至纠正错误。

由此可见一种好的信道编码即一种好的差错控制技术对于提高通信系统的传输可靠性具有重要意义。

关键词：

差错控制；信道；Matlab；线性码；循环码

TheerrorcontrolsimulationbasedonMatlab

Abstract：

Inrecentyears,thecommunicationvalue-addedserviceshavedevelopedrapidly.ToensurethatdataiscorrectlytransmissedinlowSNR,itisimportanttoimprovetheeffectivenessandreliabilityofcommunication.Indeed,errorcontroltechniquesplayamajorroleinenhancingthereliabilityofthecommunicationsystem.

Duetotheinfluenceofvariousfactors,thedatamaybecomedisorderedorlostinthetransmissionprocess;andresulttoinconsistentdataduringdispatchandreception.Errorcontrolmakesuseofcodingmethodtocontroltheerrorsinthetransmissionindigitalcommunication;inordertoimproveaccuracyoftransmission.Moreover,thechannelcodingisoneoferrorcontrolmeasuresusedinthecommunicationsystem.

Inthechannelencodingprocess,thedatawillbeattachedseveralsupervisecodeelementsbysendingterminalforspecificcoding;thus,establishcertainrulesandrelevantconstraintsbetweensupervisecodeelementandinformationcodeelement.Thereceivingterminalverifythesupervisecodeelementandinformationcodeelementbycertainrules.Onceerrorsoccurduringtransmission,thedestroyedrelationshipbetweensupervisecodeelementandinformationcodeelementcanbediscoveredandcorrectedbythereceivingterminal.

Inaword,agoodchannelcodingthatis,agooderrorcontroltechniqueshaveanimportantsignificanceforimprovingthetransmissionreliabilityofthecommunicationsystem.

KeyWords:

Errorcontrol;Channel;Matlab;Linearcoding;Cycliccode

引言

通信过程中，在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想以及加性噪声的影响，导致接收端所收到的数字信号不可避免地会发生一些随机性的错误。

为了能够在已知信噪比的情况下达到一定的比特误码率指标，首先应该合理的设计基带信号，选择调制解调方式，来使比特误码率尽可能降低。

而实际上，在许多通信系统中的比特误码率并不能够满足实际的需求。

保证通信中较低信噪比情况下的数据无误传输，提高通信的有效性和可靠性显得越来越重要。

此时则必须采用有效的信道编码,即差错控制编码才能够将比特误码率进一步的降低，以满足系统的要求。

差错控制技术中的许多译码思想和方法，可以解决神经网络中的一些问题，差错控制技术方兴未艾，当然差错控制技术还存在一些现实的问题，以目前世界范围内研究最热门的随机码为例[1]，由于随机码的算法非常复杂，随机性的可靠度不高，随即交织器的实现难度大，使随机码在通信系统中应用存在成本过高，稳定性不够，无法大规模的普及等问题，而此类问题正是国际研究的热点方向，有待在今后的研究中进一步解决。

差错控制编码基本的实现方法是在发送端要被传输的信息上附加上一些监督码元，这些多余的码元与信息码元之间以某种的确定规则相互关联约束。

在接收端按照既定之规则校验信息码元和监督码元之间的关系，一旦传输途中发生差错，会导致信息码元与监督码元之间的关系受到破坏，进而接收端可以发现错误乃至纠正错误。

因此，研究各种的编码和译码的方法是差错控制编码所需要解决的问题。

此文就是为了研究比较出最适合采用的差错控制编码技术，从而以最低的成本最大程度的降低误码率。

第一章绪论

1.1题目背景

近些年来，通信增值业务得到迅速发展，保证通信中较低信噪比情况下的数据无误传输，提高通信的有效性和可靠性显得越来越重要。

差错控制技术对于提高通信系统的传输可靠性，降低通信设备的发射功率和减小体积具有重要意义，随着数字通信的发展与电子计算机的广泛应用，差错控制编码日益受到人们的重视并取得迅速发展，因而在通信系统发达的今天，差错控制技术已经广泛的应用于卫星通信系统，移动通信系统，数据存储等各种数字通信方面，它对保证信息传输的可靠运行起着重要作用。

以差错控制技术，实现对信道传输数据进行纠错编码，在现有的通信系统和将来的新型通信系统数据传输中进行有效差错控制是一种必然的趋势，可以预见，在寻求一种在较低信噪比情况下具有强大纠错能力的差错控制技术是我们急待解决的课题。

1.2课题研究意义

由于在信道传输中存在多种干扰因素，严重影响数据传输性能，因此，如何在信道中实现可靠有效的通信成为业界非常关注的问题，而对差错控制技术的研究正是实现更佳的可靠性，有效性的最佳方法之一。

差错控制编码技术广泛应用于通信系统.在通信系统中应用差错控制编码不仅可给系统提供很高的可靠性和传输稳定性,而且编码增益的提高对于降低发射机功率和个人移动终端的体积都具有重要意义,特别是对低功率受限的卫星信道。

1.3国内外相关研究情况

目前，利用差错控制技术降低各类数字通信系统以及计算机存储和计算系统中的误码率，提高通信质量，在西方国家中已经作为一门标准技术而广泛应用，而且差错控制技术还应用于超大规模集成电路中，以提高集成电路芯片的成品率，不仅如此，差错控制技术中的许多译码思想和方法，可以解决神经网络中的一些问题，差错控制技术方兴未艾，当然差错控制技术还存在一些现实的问题，以目前世界范围内研究最热门的随机码为例，由于随机码的算法非常复杂，随机性的可靠度不高，随即交织器的实现难度大，使随机码在通信系统中应用存在成本过高，稳定性不够，无法大规模的普及等问题，而此类问题正是国际研究的热点方向，有待在今后的研究中进一步解决[2]。

1.4本文主要研究工作

差错控制编码基本的实现方法是在发送端要被传输的信息上附加上一些监督码元，这些多余的码元与信息码元之间以某种的确定规则相互关联约束。

在接收端按照既定之规则校验信息码元和监督码元之间的关系，一旦传输途中发生差错，会导致信息码元与监督码元之间的关系受到破坏，进而接收端可以发现错误乃至纠正错误[3]。

因此，研究各种的编码和译码的方法是差错控制编码所需要解决的问题。

编码涉及到的内容也比较广泛，前向纠错编码（FEC）、普通线性码、线性分组码（汉明码、循环码）、理德－所罗门码（RS码）、BCH码、FIRE码、交织码，卷积码、TCM编码、Turbo码等都是差错控制常用编码。

本文只对其中的线性分组码、线性循环码做以介绍，并对相关内容进行仿真。

先分别进行线性分组码编码与循环码编码的基于Matlab系统仿真，分别得到最终的误码率曲线图，进行单一变量的两次对比，分别是未经过差错控制编码的系统传输比特差错率与经过差错控制编码的系统传输比特差错率，经过线性分组码编码的系统传输比特差错率与经过线性循环码编码的系统传输比特差错率的数据比较，由此以来可以得出结果：

在信号传输过程中经过差错控制编码后的信道比特差错率会有明显的下降，即差错控制编码技术对于提高通信系统的传输可靠性具有重要意义；不同的差错控制编码方式会产生不同