線(xiàn)性分組碼實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告專(zhuān) 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 實(shí)驗(yàn)所屬課程： 信息論與編碼 實(shí)驗(yàn)室(中心)： 信息技術(shù)軟件實(shí)驗(yàn)室 指 導(dǎo) 教 師 ： 2 教師評(píng)閱意見(jiàn)：簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)成績(jī)：1、 題目 線(xiàn)性分組碼編譯碼實(shí)驗(yàn)二、 仿真要求1. 分別用不同的生成矩陣進(jìn)行7,4線(xiàn)性分組碼的編碼，經(jīng)調(diào)制解調(diào)后譯碼，并比擬兩種線(xiàn)性分組碼的糾錯(cuò)能力。2. 掌握線(xiàn)性分組碼的編碼原理、編碼步驟和譯碼方法。3. 熟悉matlab軟件的根本操作，學(xué)會(huì)用matlab軟件進(jìn)行線(xiàn)性分組碼的編碼和譯碼。三、仿真方案詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼：本實(shí)驗(yàn)采用的是7，4線(xiàn)性分組碼，線(xiàn)性分組碼的編碼由監(jiān)督矩陣和生成矩陣實(shí)現(xiàn)，監(jiān)督矩陣H為3×

2、4的矩陣，由監(jiān)督方程和4×4的單位矩陣構(gòu)成，生成矩陣G為4×7的矩陣，由4×4的單位矩陣和監(jiān)督矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：1、將要編碼的序列先整形，整為4列  2、如果序列不能被4整除在后邊補(bǔ)0使其能被4整除  3、將整形后的序列與生成矩陣G相乘即得到編碼后的碼字在本實(shí)驗(yàn)中，分別生成兩種生成矩陣，在產(chǎn)生了生成矩陣后根據(jù)輸入的四位信息位和生成矩陣相乘即可得到編碼矩陣。譯碼：在譯碼過(guò)程中，我們利用錯(cuò)誤圖樣和伴隨式來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)。1、設(shè)一個(gè)接收碼字矩陣為R，R*H'=S 模2乘，那么S為碼字對(duì)應(yīng)的伴隨式矩陣如果S=0那么說(shuō)明接受碼字

3、無(wú)過(guò)失； 2、如果S不為0，查看矩陣S中不為0的那行所在行數(shù)，該行即收碼字錯(cuò)誤所在行i； 3、將S轉(zhuǎn)置，將不為0的一列與H每一列進(jìn)行比擬，找到H中相同列，該列的列數(shù)即為錯(cuò)誤所在列； 4、由步驟2和3得到錯(cuò)誤具體位置，模2加對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤圖樣就可得到正確碼字。BPSK調(diào)制:BPSK調(diào)制利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，振幅和頻率保持不變。雙極性的全占空矩形脈沖序列與正弦載波相乘就得到調(diào)制信號(hào)。因此進(jìn)行調(diào)制時(shí)首先進(jìn)行碼形變換變?yōu)殡p極性的，再經(jīng)乘法器與載波相乘得到調(diào)制信號(hào)。其具體實(shí)現(xiàn)方法如下：1、將0、1序列變?yōu)?1、1序列； 2、將序列與載波相乘，為1時(shí)與載波相

4、位相同，為-1時(shí)與載波相位相反。BPSK解調(diào): 解調(diào)是產(chǎn)生一個(gè)與載波頻率相同的本地載波，與經(jīng)信道加噪后的調(diào)制信號(hào)相乘，得到解調(diào)信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)抽樣判決得出原始信號(hào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是從接受信號(hào)中恢復(fù)出原基帶信號(hào)。解調(diào)的方法分為兩類(lèi)：相干解調(diào)和非相干解調(diào)如包絡(luò)檢波。相干解調(diào)也稱(chēng)同步檢波，適用于所有線(xiàn)性調(diào)制信號(hào)的解調(diào)。其關(guān)鍵是必須在已調(diào)信號(hào)的接收端產(chǎn)生與信號(hào)載波同頻同相的本地載波。 本次仿真實(shí)驗(yàn)采用的是相干解調(diào)法，調(diào)制信號(hào)與想干載波相乘，經(jīng)過(guò)低通濾波器，再抽樣判決得到原信號(hào)。通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)與載波頻率相同的本地載波，與經(jīng)信道加噪后的調(diào)制信號(hào)相乘，得到解調(diào)信號(hào)，然后通過(guò)低通濾

5、波器濾波器再抽樣判決，得出解調(diào)后的原始信號(hào)。4、 仿真結(jié)果及結(jié)論實(shí)驗(yàn)仿真圖如下：通過(guò)上面仿真圖我們可以看出，通過(guò)隨機(jī)產(chǎn)生30000個(gè)數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)重復(fù)統(tǒng)計(jì)誤比特?cái)?shù)100次，并取其平均值，得到了誤碼率曲線(xiàn)，最終生成兩條線(xiàn)并可以進(jìn)行直觀的比照。在仿真過(guò)程中，在我發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越大，兩條曲線(xiàn)重合的就越緊密，這說(shuō)明即使是在不同的生成矩陣中，用同一種編碼和調(diào)制方式產(chǎn)生的誤碼率曲線(xiàn)都相差不大。五、總結(jié)與體會(huì)本次仿真實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行不同7,4線(xiàn)性分組碼的糾錯(cuò)能力的比擬，通過(guò)進(jìn)行隨機(jī)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、生成矩陣的產(chǎn)生以及信道編碼譯碼等步驟，最終仿真得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。剛開(kāi)始的時(shí)候?qū)τ诰€(xiàn)性分組碼的編碼還不太理解，通過(guò)查閱資料

6、以及看老師的課件最終了解了這次編碼實(shí)驗(yàn)的原理，也有了思路。之后就是進(jìn)行matlab程序的編寫(xiě)和調(diào)試，在調(diào)試程序時(shí)也遇到了許多問(wèn)題，比方編譯碼老是出錯(cuò)，最后通過(guò)查閱資料和和同學(xué)討論才得到了解決。通過(guò)這次仿真實(shí)驗(yàn)，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了有關(guān)線(xiàn)性分組碼的編碼原理，并且通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的仿真對(duì)其有了更加深入的了解。這次實(shí)驗(yàn)不僅使我穩(wěn)固了理論知識(shí)，也鍛煉了自己對(duì)編碼問(wèn)題的解決能力。6、 主要仿真代碼主函數(shù)：clear all;clc;N=300;alter=100;datarate=1000; fc=datarate;fs=fc*16;G1=eye(4,4); %產(chǎn)生4*4的單位矩陣g2=0,1,1;1,1,0;1,

7、1,1;0,1,0; G2=1,0,1;1,1,1;1,1,0;0,1,1; G=G1,G2; %設(shè)置生成矩陣為Gg=G1,g2;H2=eye(3,3); %產(chǎn)生3*3的單位矩陣作為監(jiān)督矩陣H和h的后三列H=G2',H2; %監(jiān)督矩陣Hh=g2',H2; %監(jiān)督矩陣hBER1=; %初始化誤碼率BER1,用來(lái)統(tǒng)計(jì)監(jiān)督矩陣為H時(shí)的誤碼率BER2=; for snr=-15:0.5:-5 %信噪比 err1=0; err2=0; for i=1:alter ensignal_1,X1=information(N,G)%編碼后數(shù)據(jù)X1為編碼后生成的碼組 signal_1=ensign

8、al_1*2-1; %變?yōu)殡p極性 ensignal_2,X2=information(N,g) signal_2=ensignal_2*2-1; modusignal_1=modu(signal_1,datarate,fc, fs); %BPSK調(diào)制 modusignal_2=modu(signal_2,datarate,fc, fs); y1=awgn(modusignal_1,snr,'measured'); %加噪 y2=awgn(modusignal_2,snr,'measured'); demosignal_1=bpskdemo(datarate,fc

9、,fs,y1); %BPSK解調(diào) demosignal_2=bpskdemo(datarate,fc,fs,y2); error1,signal_yima=yima(demosignal_1,H); %譯碼 error2,signal_yima=yima(demosignal_2,h); s1=; s2=; m,n=size(X1); for i=1:m %遍歷每一行 s1=s1,X1(i,:); s2=s2,X2(i,:); end err1=err1+sum(abs(error1-s1) %error1為H下糾錯(cuò)后得到數(shù)據(jù) err2=err2+sum(abs(error2-s2) end

10、BER1=BER1,err1/(alter*N/4*7) %誤碼率計(jì)算 BER2=BER2,err2/(alter*N/4*7)endfigure(1)semilogy(-15:0.5:-5,BER1,'r');hold onsemilogy(-15:0.5:-5,BER2,'g');xlabel('信噪比');ylabel('誤碼率');grid on功能函數(shù)：function signal,X=information(N,G)m=randint(1,N); x=reshape(m,length(m)/4,4);%分組編碼X=m

11、od(x*G,2); %進(jìn)行編碼n=length(m)/4*7; signal=reshape(X,1,n); %把編碼后的碼字信息轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S數(shù)組function modusignal=modu(signal, dataRate,fc, fs) %采用BPSK調(diào)制方式t=linspace(0,1,fs/fc); carrier=sin(2*pi*fc*t); modusignal=; for i=1:length(signal) modusignal=modusignal,carrier*signal(i); end endfunction demosignal=bpskdemo(datara

12、te,fc,fs,signal) %BPSK解調(diào)t=linspace(0,1,fs/fc);c=sin(2*pi*fc*t);l=length(signal)/length(c);for i=1:l signal(i-1)*length(c)+1:i*length(c)=signal(i-1)*length(c)+1:i*length(c).*c;ends=signal;load lowpass1 %載入低通濾波器s=s,zeros(1,fix(length(lowpass1)/2);spa=filter(lowpass1,1,s);lpfs=spa(fix(length(lowpass1)/

13、2)+1:end);demosignal=;for i=0:length(c):length(lpfs)-length(c) if (lpfs(i+length(c)/2)>0) demosignal=demosignal,1; else demosignal=demosignal,0; endendendfunction error,signal_yima=yima(demosignal,H)signal_yima=reshape(demosignal,length(demosignal)/7,7)error=; for j=1:length(demosignal)/7 E=1,1,1,1,1,1,1; %初始化錯(cuò)誤圖樣 R=signal_yima(j,:) S=mod(R*(H'),2); %