卷积码编译码算法研究与仿真实现(附件)【字数：13178】
摘 要随着现代通信的发展，信息传输有两个主要方面高速信息传输和高可靠性传输，其中后者尤其重要。由于信道状况差，信号不可避免会受到干扰而出错。因此，卷积码编译码被提出来之后，对我们信道的研究有了巨大的影响。在此论文中，我主要介绍了卷积码编译码的相关理论及其算法，利用MATLAB仿真软件包括M程序和Simulink进行仿真及结果比较，了解常用的Viterbi算法，其中重点是卷积码编码和译码的程序研究，通过原理和实验，得出该有的相关结论。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文目的 1
1.1.1卷积码编译码的背景 1
1.1.2现实研究意义 1
1.2通信系统的发展 1
1.3论文的主要框架 2
第二章 信道编码及卷积码编译码介绍 3
2.1信道编码概述 3
2.1.1信道编码技术 3
2.1.2纠错码的各种类型 3
2.2卷积码原理 4
2.3卷积码编译码原理 4
2.3.1编码原理 4
2.3.2译码原理 9
第三章 MATLAB的应用 12
3.1 MATLAB介绍 12
3.1.1特点及优缺点 12
3.1.2主要用途 12
3.2 MATLAB重要组成 13
3.2.1 M程序 13
3.2.2 Simulink 13
第四章 卷积码设计与MATLAB仿真 14
4.1卷积码编码 14
4.2 Viterbi译码 16
4.2.1高斯白噪声序列 17
4.2.2卷积对误码率的影响 17
4.2.3码率对误比特率的影响 18
4.2.4约束长度对误码性能影响 18
4.3 Simulink仿真 20
4.3.1编译码对波形的影响 20
4.3.2高斯噪声对波形的影响 21
4.3.3约束长度对波形的影响 22
4.3.4高斯信道与瑞利信道误码率比较 23
4.4总结卷积码性能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
24
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录 28
第一章 绪论
1.1论文目的
1.1.1卷积码编译码的背景
通过查阅资料发现，在编码程序比较合适的情况下，如果处在信道的容量大于信息传输速率的条件下，那么传输便具有高效性和无差错性，这就是香农在1948年提出的噪声信道编码理论。在同一年，Shannon提出利用差错控制码可以实现可靠性的通信，但是需要利用香农的理论，然而并没有明确的实现此编码的方法。
Elias等人在1955年提出了卷积码的定义，同时我们会发现，其中还会介绍一些分组码，他是通过将有的编码信息分开然后一个个进行编码，而卷积码正相反，是通过输入持续的信息序列然后得到一个持续输出的已编码序列。这种方式的分组码，不管是编码又或者是译码，在不一样的码组之间的码元可以说是毫无关系的。
不同的译码方式以及约束长度对卷积码的纠错能力都会有一定的影响。而且实验可以证明，由于n，k较小，在一模一样的情况下，可以利用各个组之间的联系性，最终卷积码并没有分组码的性能差。
门限译码在1963年被Massey提出，这种译码虽然功能稍微差一点但它的实用性较强，正因为这样，使卷积码渐渐地被人们普遍化使用。
至今仍被广泛使用的最大似然译码算法由Viterbi在1967年提出，而由他名字命名的算法是因为卷积码的级数较低从而方便成功。
总而言之，卷积码编译码是一种极其有价值的编译方法，值得我们去探究和发展。
1.1.2现实研究意义
随着现代社会的快速发展，所有事物都在快速进步，而卷积码在被人们提出来之后就一直接受着极大的关注。为了解决在前进过程中的种种困难，卷积码便显示出了自身的卓越性，随着时代在飞速进步，它也不断地在兴盛，在将来必然会有更多新式或者独树一帜的卷积码出现，在这条件下，当代的通信系统的现状一定会慢慢地改变，从而完善它本质的性能，发挥极大的优越性。
1.2通信系统的发展
从古至今，通信都是一个必不可少的纽带，人与人之间都是需要交流的，只不过方式各不相同。回看历史，你会发现许多之前被自己忽略的东西，比如说用在军事上的旌旗，传递重要信息的烽火台，随着时代的发展，有利用灯光的亮度来传递信号的，还有现在已经普遍使用的手机、电脑，互联网更是与我们的生活息息相关，密不可分。看到这个，你会感觉世界发展的十分迅速，任何东西都在进步，适应着人们前进的脚步。
当代社会中最重要的是互联网，任何人都离不开网络，通信系统的发展对它有着举足轻重的影响，因为它集成了系统许多的功能。换句话来说，网络日益优 化是需要借助于通信系统发展的力量的，而且，我们对于互联网的需求量随着世界的进步在不断的增加，可以说是日益膨胀，同时它所带来的结果就是会对我们社会的发展方向和人们的生活质量有着不一样的改变，或好或坏，这趋势必然就是会呈现多样化的发展。
然而，我们也不能只朝着一个方向发展，发展再好也只是片面的。正如我们的通信系统，现在也一步一步地往无线通信系统发展，如果有所关注的话，他已经有了很大的突破，比如说数字通信技术，信源的模拟信号经过终端的信源编码变成数字信号；程控交换技术，把已有的程序存储后完成各种交换；信息传输技术，可发送传真；数据通信与数据网等等。我们使用的流量是4G的，有时候网络可能还不稳定，更不要说在电梯里使用时的状况了，直接变成2G，完全不能动。4G在现阶段也算是运行快的，然而5G的消息已慢慢扩散开来，估计在不久的将来，我们时代将更要高速运转。
其实，我们真的不得不感慨一下科技发展的快速，就几年前现金还广泛地被使用，看看现在，几乎全部的人都在使用支付宝、微信。一切的一切都是对传统通信的创新和革命，它不仅仅只局限于实物上，而是利用这普遍的技术让我们更方便，更快捷的进行交流。想想古代，送出一封信可能就需要大量时间，而现在，只需要一分钟或者一秒钟就能解决。无线通信抗干扰性强，稳定传播，良好兼容性的优点无形之中使其在将来的发展道路上会有无限发展空间，前途不可限量。
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第一章 绪论 1
1.1论文目的 1
1.1.1卷积码编译码的背景 1
1.1.2现实研究意义 1
1.2通信系统的发展 1
1.3论文的主要框架 2
第二章 信道编码及卷积码编译码介绍 3
2.1信道编码概述 3
2.1.1信道编码技术 3
2.1.2纠错码的各种类型 3
2.2卷积码原理 4
2.3卷积码编译码原理 4
2.3.1编码原理 4
2.3.2译码原理 9
第三章 MATLAB的应用 12
3.1 MATLAB介绍 12
3.1.1特点及优缺点 12
3.1.2主要用途 12
3.2 MATLAB重要组成 13
3.2.1 M程序 13
3.2.2 Simulink 13
第四章 卷积码设计与MATLAB仿真 14
4.1卷积码编码 14
4.2 Viterbi译码 16
4.2.1高斯白噪声序列 17
4.2.2卷积对误码率的影响 17
4.2.3码率对误比特率的影响 18
4.2.4约束长度对误码性能影响 18
4.3 Simulink仿真 20
4.3.1编译码对波形的影响 20
4.3.2高斯噪声对波形的影响 21
4.3.3约束长度对波形的影响 22
4.3.4高斯信道与瑞利信道误码率比较 23
4.4总结卷积码性能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
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结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
附录 28
第一章 绪论
1.1论文目的
1.1.1卷积码编译码的背景
通过查阅资料发现，在编码程序比较合适的情况下，如果处在信道的容量大于信息传输速率的条件下，那么传输便具有高效性和无差错性，这就是香农在1948年提出的噪声信道编码理论。在同一年，Shannon提出利用差错控制码可以实现可靠性的通信，但是需要利用香农的理论，然而并没有明确的实现此编码的方法。
Elias等人在1955年提出了卷积码的定义，同时我们会发现，其中还会介绍一些分组码，他是通过将有的编码信息分开然后一个个进行编码，而卷积码正相反，是通过输入持续的信息序列然后得到一个持续输出的已编码序列。这种方式的分组码，不管是编码又或者是译码，在不一样的码组之间的码元可以说是毫无关系的。
不同的译码方式以及约束长度对卷积码的纠错能力都会有一定的影响。而且实验可以证明，由于n，k较小，在一模一样的情况下，可以利用各个组之间的联系性，最终卷积码并没有分组码的性能差。
门限译码在1963年被Massey提出，这种译码虽然功能稍微差一点但它的实用性较强，正因为这样，使卷积码渐渐地被人们普遍化使用。
至今仍被广泛使用的最大似然译码算法由Viterbi在1967年提出，而由他名字命名的算法是因为卷积码的级数较低从而方便成功。
总而言之，卷积码编译码是一种极其有价值的编译方法，值得我们去探究和发展。
1.1.2现实研究意义
随着现代社会的快速发展，所有事物都在快速进步，而卷积码在被人们提出来之后就一直接受着极大的关注。为了解决在前进过程中的种种困难，卷积码便显示出了自身的卓越性，随着时代在飞速进步，它也不断地在兴盛，在将来必然会有更多新式或者独树一帜的卷积码出现，在这条件下，当代的通信系统的现状一定会慢慢地改变，从而完善它本质的性能，发挥极大的优越性。
1.2通信系统的发展
从古至今，通信都是一个必不可少的纽带，人与人之间都是需要交流的，只不过方式各不相同。回看历史，你会发现许多之前被自己忽略的东西，比如说用在军事上的旌旗，传递重要信息的烽火台，随着时代的发展，有利用灯光的亮度来传递信号的，还有现在已经普遍使用的手机、电脑，互联网更是与我们的生活息息相关，密不可分。看到这个，你会感觉世界发展的十分迅速，任何东西都在进步，适应着人们前进的脚步。
当代社会中最重要的是互联网，任何人都离不开网络，通信系统的发展对它有着举足轻重的影响，因为它集成了系统许多的功能。换句话来说，网络日益优 化是需要借助于通信系统发展的力量的，而且，我们对于互联网的需求量随着世界的进步在不断的增加，可以说是日益膨胀，同时它所带来的结果就是会对我们社会的发展方向和人们的生活质量有着不一样的改变，或好或坏，这趋势必然就是会呈现多样化的发展。
然而，我们也不能只朝着一个方向发展，发展再好也只是片面的。正如我们的通信系统，现在也一步一步地往无线通信系统发展，如果有所关注的话，他已经有了很大的突破，比如说数字通信技术，信源的模拟信号经过终端的信源编码变成数字信号；程控交换技术，把已有的程序存储后完成各种交换；信息传输技术，可发送传真；数据通信与数据网等等。我们使用的流量是4G的，有时候网络可能还不稳定，更不要说在电梯里使用时的状况了，直接变成2G，完全不能动。4G在现阶段也算是运行快的，然而5G的消息已慢慢扩散开来，估计在不久的将来，我们时代将更要高速运转。
其实，我们真的不得不感慨一下科技发展的快速，就几年前现金还广泛地被使用，看看现在，几乎全部的人都在使用支付宝、微信。一切的一切都是对传统通信的创新和革命，它不仅仅只局限于实物上，而是利用这普遍的技术让我们更方便，更快捷的进行交流。想想古代，送出一封信可能就需要大量时间，而现在，只需要一分钟或者一秒钟就能解决。无线通信抗干扰性强，稳定传播，良好兼容性的优点无形之中使其在将来的发展道路上会有无限发展空间，前途不可限量。
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