基于MATLAB的信道编码Word格式文档下载.docx

1、BERCR2-nR0，其中CR为某个常数，n为编码的约束长度。 对于等概二进码、AWGN信道，有：三、线性分组码的编译码原理1、 线性分组码的基本概念一个n ，k线性分组码， 是把信息划成k个码元为一段（称为信息组）， 通过编码器变成长为n个 码元的一组， 作为n， k线性分组码的一个码字。 若每位码元的取值有q种（q为素数幂）， 则共有qk个码字。 n长的数组共有qn组， 在二进制情况下， 有2n个数组。 显然， qn个n维数组（n重）组成一个GF（q）上的n维线性空间。 如果qk（或2k）个码字集合构成了一个k维线性子空间， 则称它是一个n ，k线性分组码。即将k维k重信息空间的元素线性映

2、射到n维n重矢量空间（接收矢量/收码） 的k维n重子空间（码空间）。如下图为7,3码 2、生成矩阵和校验矩阵 生成矩阵：G称为生成矩阵，因为可以用它产生整个码组A，即有生成矩阵的性质：具有IkQ形式的生成矩阵称为典型生成矩阵。由典型生成矩阵得出的码组A中，信息位的位置不变，监督位附加于其后。这种形式的码组称为系统码。 矩阵G的各行也必须是线性无关的。如果已有k个线性无关的码组，则可以将其用来作为生成矩阵G，并由它生成其余码组。【3】监督矩阵：监督矩阵可用来校验和纠错。四、MATLAB仿真源程序及说明采用模块化编程，力求把每个功能独立成各个模块，让程序更清晰。首先介绍各个子程序及其实现的基本功能

3、。运行环境为Matlab7.0版本通信过程的每个模块写成子程序函数： Channelcoding 为信道编码函数 Channeldecoding 为信道解码纠错子函数 Interwaving 为交积子函数 Deinterwaving 为解交积子函数 addfade为向信道加入衰落参数的子函数awgn 为库函数，向信源加高斯白噪声pskmod 为库函数，用于信号调制，输出为复数pskdemod 为库函数，用于信号解调脚本文件：file1：信道编码对通信系统性能的影响，有无信道编码的影响 file2：在周期性深衰落的信道条件下，交织对通信系统性能的影响 file3：在交织条件下，不同时长的周期性深

4、衰落对系统性能影响的比较信道编码子程序：%信道编码子函数，sym为编码码流，G为生成矩阵，k为编码方式的长度，如（7,4）码的4function bitcoded=channelcoding（sym,G,k）A=vec2mat（sym,k）;U=A*G;U=mod（U,2）;bitcoded=reshape（U,1,）;信道解码子程序：function bitdecoded=channeldecoding（recode,Etab,Smatrix,H,n,k）% 前向纠错函数，实现纠错功能% bidecoded为纠错后返回的比特流% recode为输入的比特流% E为错误图样表，S为对应的伴随式

5、表% H为监督矩阵，n,k为码的类型，如（7，4）码，n=7，k=4 row=length（recode）/n; %行数 E=zeros（row,n）; %错误图样 RM=zeros（row,n）; %纠错之后的矩阵 R=vec2mat（recode,n）; S=R*H; %伴随矩阵 S=mod（S,2）; for i=1:row for j=1:2（n-k） %查表纠错 if（S（i,:）=Smatrix（j,:） E（i,:）=Etab（j,:）; RM（i,:）=R（i,:）+E（i,:）=mod（RM（i,:）,2）; break; end bitdecoded=reshape（RM

6、%转化为比特流交织子程序：function retbit=interweaving（bitstream,row,col）%功能：实现对输入比特的交积% retbit为交积后返回的比特流向量% bitstream 为需要交积的比特流向量% row 和 col为交积器的行和列，% 通过改变col就可以改变交积深度 retbit=zeros（1,length（bitstream）; bitarr=vec2mat（bitstream,row）; bitarr=bitarrlength（bitstream）/（row*col） temp=bitarr（:,（i-1）*col+1）:i*col）; ret

7、bit（1,（i-1）*（row*col）+1）:（i*（row*col）=reshape（temp解交织子程序:function retbits=deinterweaving（bitstream,row,col）实现对输入比特的解交积%rebits为解交积后返回的比特流% bitstream输入的比特流%row 和 col为交积器的行和列，通过改变col就可以改变交积器的长度 retbits=zeros（1,length（bitstream）; bitarr=vec2mat（bitstream,col）; temp=bitarr（i-1）*row+1:i*row,: retbits（1,（i

8、-1）*row*col+1:i*row*col）=reshape（temp,1,）;信道衰落子程序：function code=addfade（modcode,Tf,isperiod,isfade）向传输序列modcode叠加衰落性信道的衰落参数k（t）%code为加入衰减参数之后返回的序列。% modcode为调制之后的序列% Tf 为衰落时间，以ms为单位，小于10ms，% Tf=1，表示衰落1ms% isperiod 周期衰落和一次性衰落的标志，% isperiod=1表示周期性衰落，0表示一次性衰落% isfade表示是否存在衰落，1存在，0不存在衰落直接返回modcodeif（isf

9、ade=1） if（isperiod=1） %周期性衰落 for k=1:length（modcode）/（100*Tf） a=（k-1）*100*Tf+31; b=（k-1）*100*Tf+30+10*Tf; modcode（1,a:b）=0.1*modcode（1,a:b）; else %一次衰落 a=31; b=30+10*Tf; code=modcode;elseend1、 file1：执行时间：Elapsed time is 355.023518 seconds.ticclc有无信道编码性能比较M=2; %进制b=log2（M） ; %每符号比特数n=128*10000 ; %符号数

10、G=1 1 1 1 0 0 0;1 0 1 0 1 0 0;0 1 1 0 0 1 0;1 1 0 0 0 0 1 ; %生成矩阵H=1 0 0 1 1 0 1;0 1 0 1 0 1 1;0 0 1 1 1 1 0 ; %监督矩阵Etab= 0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 1; 0 0 0 0 0 1 0;0 0 0 0 1 0 0; 0 0 0 1 0 0 0;0 0 1 0 0 0 0; 0 1 0 0 0 0 0;1 0 0 0 0 0 0;Smatrix=Etab*H %对应的伴随式sym=randint（n,1,M）;sym=de2bi（sym,left-msb

11、 %模拟信源编码bitcoded=channelcoding（sym,G,4）; %信道编码，（7,4）码modbit=pskmod（bitcoded,M）;%在传输序列modbit加入AWGN噪声snr=0:0.2:15; %噪声为0到15dL=length（snr）ser=zeros（1,L）;ser2=zeros（1,L）;for k=1:L y=awgn（modbit,10*log10（b）+snr（k）,measured zsym=pskdemod（y,M）; %复数解调 zbit=de2bi（zsym, recode=reshape（zbit Rstream=recode; err

12、=（Rstream=bitcoded）; errnum=sum（err）; ser（k）=log10（errnum/length（bitcoded）; %纠错 bitdecoded=channeldecoding（Rstream,Etab,Smatrix,H,7,4）; err=（bitdecoded=bitcoded）; errbits=sum（err）; ser2（k）=log10（errbits/（length（bitcoded）;plot（snr,ser,b-*）hold onplot（snr,ser2,r-ogrid onlegend（没有信道编码,信道编码xlabel（Eb/No（

13、dB）ylabel（SERtitle（2PSK有无信道编码性能比较toc % Elapsed time is 278.288819 seconds.程序运行时间结论：由上图在较高信噪比的时候编码增益很明显大大提高了误码性能，但是在低信噪被的时候编码增益较小甚至可能是负值，则是因为编码后信息比特能量扩散到多个编码比特上，每个编码比特能量有所降低，如果信噪比低的话，编码冗余带来的性能增益可能弥补不了编码比特的能量的降低，因此信道中信噪比的波动会显著降低编码性能2、 file2：interrow=8;intercol=10;%交积矩阵的行和列interv=interweaving（bitcoded,

14、interrow,intercol）; %交积向量modbit2=pskmod（interv,M）;%向传输序列modcode叠加衰落性信道的衰落参数k（t）modbitfade=addfade（modbit,1,1,1）;modbitfade2=addfade（modbit2,1,1,1）;%1ms周期性衰落modbitfade3=addfade（modbit2,2,1,1）;%衰落时长2ms25; %噪声为0到25d y=awgn（modbitfade,10*log10（b）+snr（k）, y2=awgn（modbitfade2,10*log10（b）+snr（k）, y3=awgn（m

15、odbitfade3,10*log10（b）+snr（k）, zsym2=pskdemod（y2,M）; zsym3=pskdemod（y3,M）; zbit2=de2bi（zsym2, zbit3=de2bi（zsym3, recode2=reshape（zbit2 recode3=reshape（zbit3 deinterv=deinterweaving（recode2,interrow,intercol）;%解交积向量 deinterv3=deinterweaving（recode3,interrow,intercol）; Rstream2=deinterv; Rstream3=dein

16、terv3; bitdecoded2=channeldecoding（Rstream2,Etab,Smatrix,H,7,4）; bitdecoded3=channeldecoding（Rstream3,Etab,Smatrix,H,7,4）; ser（k）=log10（errbits/（length（bitcoded）; err2=（bitdecoded2=bitcoded）; errbits2=sum（err2）; ser2（k）=log10（errbits2/（length（bitcoded）; err3=（bitdecoded3=bitcoded）; errbits3=sum（err3

17、）; ser3（k）=log10（errbits3/（length（bitcoded）;plot（snr,ser3,k-+有信道编码没有交织1ms衰落有信道编码有交织1ms衰落有信道编码有交织2ms衰落2PSK衰落信道有无交织性能比较toc %Elapsed time is 1504.524053 seconds.%该程序运行时间衰落信道使系统的误码性能大大的降低，尤其是时延扩展远大于码元宽度的衰落，如瑞利衰落信道，此时信道属于慢深衰落，容易使得传输的信息出现连续的错误，当出现的错误大于信道编码的纠错能力时，就无法产生编码增益，甚至可能是性能恶化。此时必须使用交织把连续的错误打破分到不同的编解

18、码分组中，尽量使没组只有少量甚至一个错误，此时编码增益将会大大提高，就如上图所示。3、 file3：图表在下一页，程序由file2中修改参数即可。程序只需在file2的基础上修改加衰落函数addfade的参数即可改变衰落时长：File2中信道是1ms的周期性衰落，信息传输速率是10kbps，所以会出现周期性的连续10个比特出现深衰落，此时交织深度为10，可以解决深衰落带来的影响。但在file3中信道变为2ms的周期性衰落，交织深度依旧为10，此时每个分组中可能有两个以上的错误，超出了汉明码的纠错能力，误码性能将会恶化。此时的SNR-SER曲线如下图中间那条所示，性能介于没有交织的1ms深衰落和交织的1ms深衰落之间。如果要改善系统的误码性能，就只能增加交织深度，知道满足信道编码的纠错能力，但是交织深度加深的话，会加大编译码的时延，不适合实时通信，所以应该根据实际通信系统的需求在两者之间取一个平衡。参考文献：【1】傅祖芸, 赵建中.信息论与编码.电子工业出版社,2006【2】田宝玉，信息论基础，人民邮电出版社【3】Andrea Goldsmith，无线通信，人民邮电出版社