1、綜合性設計性實驗報告專 業： 學 號： 姓 名： 實驗所屬課程： 信息論與編碼 實驗室(中心)： 信息技術軟件實驗室 指 導 教 師 ： 2 教師評閱意見：簽名： 年 月 日實驗成績：1、 題目 線性分組碼編譯碼實驗二、 仿真要求1. 分別用不同的生成矩陣進行7,4線性分組碼的編碼，經調制解調后譯碼，并比擬兩種線性分組碼的糾錯能力。2. 掌握線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，學會用matlab軟件進行線性分組碼的編碼和譯碼。三、仿真方案詳細設計編碼：本實驗采用的是7，4線性分組碼，線性分組碼的編碼由監督矩陣和生成矩陣實現，監督矩陣H為3×

2、4的矩陣，由監督方程和4×4的單位矩陣構成，生成矩陣G為4×7的矩陣，由4×4的單位矩陣和監督矩陣的轉置矩陣構成。實現過程為：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驗中，分別生成兩種生成矩陣，在產生了生成矩陣后根據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：在譯碼過程中，我們利用錯誤圖樣和伴隨式來進行糾錯。1、設一個接收碼字矩陣為R，R*H'=S 模2乘，那么S為碼字對應的伴隨式矩陣如果S=0那么說明接受碼字

3、無過失； 2、如果S不為0，查看矩陣S中不為0的那行所在行數，該行即收碼字錯誤所在行i； 3、將S轉置，將不為0的一列與H每一列進行比擬，找到H中相同列，該列的列數即為錯誤所在列； 4、由步驟2和3得到錯誤具體位置，模2加對應的錯誤圖樣就可得到正確碼字。BPSK調制:BPSK調制利用載波的相位變化來傳遞數字信息，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制信號。因此進行調制時首先進行碼形變換變為雙極性的，再經乘法器與載波相乘得到調制信號。其具體實現方法如下：1、將0、1序列變為-1、1序列； 2、將序列與載波相乘，為1時與載波相

4、位相同，為-1時與載波相位相反。BPSK解調: 解調是產生一個與載波頻率相同的本地載波，與經信道加噪后的調制信號相乘，得到解調信號，進而通過抽樣判決得出原始信號。解調是調制的逆過程，其作用是從接受信號中恢復出原基帶信號。解調的方法分為兩類：相干解調和非相干解調如包絡檢波。相干解調也稱同步檢波，適用于所有線性調制信號的解調。其關鍵是必須在已調信號的接收端產生與信號載波同頻同相的本地載波。 本次仿真實驗采用的是相干解調法，調制信號與想干載波相乘，經過低通濾波器，再抽樣判決得到原信號。通過產生一個與載波頻率相同的本地載波，與經信道加噪后的調制信號相乘，得到解調信號，然后通過低通濾

5、波器濾波器再抽樣判決，得出解調后的原始信號。4、 仿真結果及結論實驗仿真圖如下：通過上面仿真圖我們可以看出，通過隨機產生30000個數據，再經過重復統計誤比特數100次，并取其平均值，得到了誤碼率曲線，最終生成兩條線并可以進行直觀的比照。在仿真過程中，在我發現，隨機產生的數據量越大，兩條曲線重合的就越緊密，這說明即使是在不同的生成矩陣中，用同一種編碼和調制方式產生的誤碼率曲線都相差不大。五、總結與體會本次仿真實驗是進行不同7,4線性分組碼的糾錯能力的比擬，通過進行隨機數據的產生、生成矩陣的產生以及信道編碼譯碼等步驟，最終仿真得出實驗結果。剛開始的時候對于線性分組碼的編碼還不太理解，通過查閱資料

6、以及看老師的課件最終了解了這次編碼實驗的原理，也有了思路。之后就是進行matlab程序的編寫和調試，在調試程序時也遇到了許多問題，比方編譯碼老是出錯，最后通過查閱資料和和同學討論才得到了解決。通過這次仿真實驗，我認真地學習了有關線性分組碼的編碼原理，并且通過對實驗的仿真對其有了更加深入的了解。這次實驗不僅使我穩固了理論知識，也鍛煉了自己對編碼問題的解決能力。6、 主要仿真代碼主函數：clear all;clc;N=300;alter=100;datarate=1000; fc=datarate;fs=fc*16;G1=eye(4,4); %產生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; %設置生成矩陣為Gg=G1,g2;H2=eye(3,3); %產生3*3的單位矩陣作為監督矩陣H和h的后三列H=G2',H2; %監督矩陣Hh=g2',H2; %監督矩陣hBER1=; %初始化誤碼率BER1,用來統計監督矩陣為H時的誤碼率BER2=; for snr=-15:0.5:-5 %信噪比 err1=0; err2=0; for i=1:alter ensignal_1,X1=information(N,G)%編碼后數據X1為編碼后生成的碼組 signal_1=ensign

8、al_1*2-1; %變為雙極性 ensignal_2,X2=information(N,g) signal_2=ensignal_2*2-1; modusignal_1=modu(signal_1,datarate,fc, fs); %BPSK調制 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 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下糾錯后得到數據 err2=err2+sum(abs(error2-s2) end

10、BER1=BER1,err1/(alter*N/4*7) %誤碼率計算 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：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); %進行編碼n=length(m)/4*7; signal=reshape(X,1,n); %把編碼后的碼字信息轉變為一維數組function modusignal=modu(signal, dataRate,fc, fs) %采用BPSK調制方式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; %初始化錯誤圖樣 R=signal_yima(j,:) S=mod(R*(H'),2); %