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卷积码-代码

function

transmittedSigal=BPSKmodu(bits,datarate)%0、1序列调制到载波序列 3

fc=datarate*2;

fs=fc*8;

transmittedSigal=[ ];

t=linspace(0.2,2,16);%一个bit16个点

carrier=cos(2*pi*t); %两个载波周期

bits=bits*2-1; %单极性马变双极性码

for i=1:length(bits) %开始调制

transmittedSigal=[transmittedSigal,bits(i)*carri er];

end

function cs=channel(modusignal,SNR) % 4 调制后的信号、信噪比

cs=awgn(modusignal,SNR,0);%加噪

function b=conv(a) % 3 卷积码的编码

l=length(a);

g0(1,1)=1; %编码过程的生成序列

g1(1,1)=0;

g2(1,1)=0;

g0(1,2)=1;

g1(1,2)=1;

g2(1,2)=1;

m0=0;

m1=0;

m2=0;

for i=1:l

m2=m1;

m1=m0;

m0=a(i);

c(i,1)=g0(1,1)*m0;

c(i,2)=rem((g0(1,2)*m0+g1(1,2)*m1+g2(1,2)*m2 ),2);

end

b=[ ];

[m n]=size(c);

for i=1:m

b=[b,c(i,:)];

end

function

decode=conv_decode(SS1,SS2,SS3,SS4,NEXT,B, d) % 6 卷积码译码

l=length(d);

if rem(l,10)==0

D=reshape(d,10,l/10);

D=D';

else

d=[d,zeros(1,(fix(l/10)+1)*10-l)];

D=reshape(d,10,length(d)/10);

D=D';

end

decode=[ ];

[m n]=size(D);

NE=0;

for i=1:m

switch NE

for j=1:32

error(j,:)=mod((D(i,:)+SS1(j,:)),2);

SUM(j)=sum(error(j,:));

end

[n,k]=min(SUM);

decode=[decode,B(k,:)];

t=NE+1;

NE=NEXT(t,k);

case 1

for j=1:32

error(j,:)=mod((D(i,:)+SS2(j,:)),2);

SUM(j)=sum(error(j,:));

end

[n,k]=min(SUM);

decode=[decode,B(k,:)];

t=NE+1;

NE=NEXT(t,k);

case 2

for j=1:32

error(j,:)=mod((D(i,:)+SS3(j,:)),2);

SUM(j)=sum(error(j,:));

[n,k]=min(SUM);

decode=[decode,B(k,:)];

t=NE+1;

NE=NEXT(t,k);

case 3

for j=1:32

error(j,:)=mod((D(i,:)+SS4(j,:)),2);

SUM(j)=sum(error(j,:));

end

[n,k]=min(SUM);

decode=[decode,B(k,:)];

t=NE+1;

NE=NEXT(t,k);

end

%%生成对比矩阵，译码接收序列和原矩阵进行对比

function

[SS1,SS2,SS3,SS4,B,NEXT]=conv_en %生成对

比矩阵和next存储的下一个状态

for i=0:31

A(i+1,:)=dec2bin(i,5);

end

SS0=[ ];SS1=[ ];SS2=[ ];SS3=[ ];SS4=[ ]; next=[ ];

S0=[0,0];

S1=[0,1];

S2=[1,0];

S3=[1,1];

t=0;

for k=0:3

for i=1:32

t=k;

for j=1:5

switch t

case 0

if A(i,j)=='1'

SS0=[SS0,S3];

Next=1;

t=Next;

else

SS0=[SS0,S0];

Next=0;

t=Next;

end

case 1

if A(i,j)=='1'

SS0=[SS0,S2];

Next=3;

t=Next;

else

SS0=[SS0,S1];

Next=2;

t=Next;

end

case 2

if A(i,j)=='1'

SS0=[SS0,S2];

Next=1;

t=Next;

else

SS0=[SS0,S1];

Next=0;

t=Next;

end

case 3

if A(i,j)=='1'

SS0=[SS0,S3];

Next=3;

t=Next;

else

SS0=[SS0,S0];

Next=2;

t=Next;

end

next=[next,Next];

end

C=reshape(SS0,320,4);

C=C';

SS1=C(1,:);

SS2=C(2,:);

SS3=C(3,:);

SS4=C(4,:);

SS1=reshape(SS1,10,32);

SS1=SS1';

SS2=reshape(SS2,10,32);

SS2=SS2';

SS3=reshape(SS3,10,32);

SS3=SS3';

SS4=reshape(SS4,10,32);

SS4=SS4';

next=reshape(next,5,128);

next=next';

NEXt=next(:,5);

for i=1:4

NEXT(i,:)=NEXt(32*(i-1)+1:32*i); end

for i=1:32

for j=1:5

if A(i,j)=='1'

B(i,j)=1;

else

B(i,j)=0;

end

%-----------------------初始化界面--------------------------

clc;

clear all;

close all;

x=input('码元数目：'); %信噪比太低易出错2、1、2卷积码

xx=input('数据速率：');

snr=input('信噪比：');

a=xulie(x);

b=conv(a);

transmittedsignal=BPSKmodu(b,xx);

cs=channel(transmittedsignal,snr);

[de,designal]=des(cs);

[SS1,SS2,SS3,SS4,B,NEXT]=conv_en; decode=conv_decode(SS1,SS2,SS3,SS4,NEXT,B,

designal);

%------------------------随机序列--------------------------

figure,

subplot(3,1,1);

t=(1/160):(1/160):10;

plot(t,a(ceil(t)));

TITLE('随机序列');

%-----------------------编码后序列-------------------------

subplot(3,1,2);

t=(1/160):(1/160):20;

plot(t,b(ceil(t)));

TITLE('编码后序列');

%----------------------BPSK调制后波形------------------------

sff=1:320;

subplot(3,1,3)

cc=sff/16;

plot(cc,transmittedsignal(sff));

TITLE('BPSK调制后波形');

%------------------------解调后波形

-------------------------

figure,

sff=1:320;

subplot(3,1,1)

cc=sff/16;

plot(cc,de(sff));

TITLE('解调后波形');

%-----------------------抽样判决结果------------------------

subplot(3,1,2);

t=(1/160):(1/160):20;

plot(t,designal(ceil(t)));

TITLE('抽样判决结果');

%-----------------------译码结果----------------------------

subplot(3,1,3);

t=(1/160):(1/160):10;

plot(t,decode(ceil(t)));

TITLE('译码结果');

% 5 解调。滤波、抽样判决

function [de,designal]=des(cs) load Lowpass;

p=length(cs);

l=(length(Lowpass)-1)/2;

a=[cs,zeros(1,l)];

b=filter(Lowpass,1,a);

demode=[zeros(1,l),ones(1,p)];

c=demode.*b;

c=(c>0|c<0);

b=b(c); %滤波，实践延迟designal=[ ];

de=[ ];

t=linspace(0.2,2,16);

carrier=cos(2*pi*t);

for i=1:16:length(cs)-15

de=[de,b(i:i+15).*carrier]; end %解调

l=length(de);

for i=1:16:l-15

sum1=sum(de(i:i+15))/16;

if sum1>=0

designal(ceil(i/16))=1;

else

designal(ceil(i/16))=0;

end

end %抽样判决，每16点取平均值，大于0为1.小于为0

function a=xulie(n) % 1

a=rand(1,n)>0.5;

卷积码的编码及解码Viterbi解码Word版

卷积码的编码及解码（Viterbi 解码）一、实验目的 1、了解卷积码的基本原理； 2、掌握卷积码编码的电路设计方法； 2、掌握卷积码 Viterbi 译码的基本方法和电路设计方法。二、实验仪器 1、移动通信实验箱一台； 2、台式计算机一台；三、实验原理 1.卷积码编码原理卷积码是一个有限记忆系统，它也将信息序列切割成长度 k的一个个分组，与分组码不同的是在某一分组编码时，不仅参看本时刻的分组而且参看本时刻以前的 L 个分组。我们把 L＋1 称为约束长度。 2.卷积码的译码算法（硬判决 Viterbi 译码） Viterbi译码算法是一种最大似然算法，它不是在网络图上依次比较所有可能的路径，而是接收一段，计算，比较一段，保留最有可能的路径，从而达到整个码序列是一个最大似然序列。Viterbi解码算法的基本步骤如下： 1、从某一时间单位j＝m开始，对进入每一状态的所有长为j段分支的部分路径，计算部分路径度量。对每一状态，挑选并存储一条有最大度量的部分路径及其部分度量，称此部分路径为留选（幸存）路径。 2、j增加1，把此时刻进入每一状态的所有分支度量，和同这些分支相连的前一时刻的留选路径的度量相加，得到了此时刻进入每一状态的留选路径，加以存储并删去其他所有的路径。因此留选路径延长了一个分支。 3、若j

基于matlab的2-3卷积码编码译码设计与仿真

西南科技大学方向设计报告课程名称：通信工程方向设计设计名称：2/3卷积码编译码器仿真与性能分析姓名：学号: 班级：指导教师：起止日期：2011.12.12-2012.1.6 西南科技大学信息工程学院制

方向设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：2/3卷积码编译码器仿真与性能分析起止日期：2011.12.12-2012.1.6指导教师：设计要求：（1）分析2/3卷积码编码器结构；（2）分析2/3卷积码译码的Viterbi算法；（3）基于SIMULINK进行2/3卷积码的纠错性能仿真；方向设计学生日志时间设计内容 12.15-12.17 查看题目及设计要求。 12.18-12.23 查阅相关资料，设计方案。 12.23-12.27 编写报告及调试程序。 12.28-12.29 完善修改课程设计报告。 12.30-12.31 答辩。

方向设计考勤表周星期一星期二星期三星期四星期五方向设计评语表指导教师评语：成绩：指导教师：年月日

2/3卷积码编译码器仿真与性能分析摘要：卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现，同时它具有较强的纠错能力。随着纠错编码理论研究的不断深入，卷积码的实际应用越来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和Viterbi译码原理。并在SIMULINK模块设计中，完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的模块仿真。最后，通过在仿真过程中分别改变卷积码的重要参数来加深理解卷积码的这些参数对卷积码的误码性能的影响。经过仿真和实测，并对测试结果作了分析。关键词：卷积码编码器、viterbi译码器、SIMULINK

实验九 (2,1,5)卷积码编码译码技术

实验九 (2,1,5）卷积码编码译码技术一、实验目的 1、掌握(2,1,5）卷积码编码译码技术 2、了解纠错编码原理。二、实验内容 1、(2,1,5）卷积码编码。 2、(2,1,5）卷积码译码。三、预备知识 1、纠错编码原理。 2、(2,1,5）卷积码的工作原理。四、实验原理卷积码是将发送的信息序列通过一个线性的，有限状态的移位寄存器而产生的编码。通常卷积码的编码器由K级（每级K比特）的移位寄存器和n个线性代数函数发生器（这里是模2加法器）组成。若以（n,k,m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n 为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1= K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k 元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。编码器随着信息序列不断输入，编码器就不断从一个状态转移到另一个状态并同时输出相应的码序列，所以图3所示状态图可以简单直观的描述编码器的编码过程。因此通过状态图很容易给出输入信息序列的编码结果，假定输入序列为110100，首先从零状态开始即图示a状态，由于输入信息为“1”，所以下一状态为b并输出“11”，继续输入信息“1”，由图知下一状态为d、输出“01”……其它输入信息依次类推，按照状态转移路径a->b->d->c->b->c->a输出其对应的编码结果“110101001011”。译码方法 ⒈代数代数译码是将卷积码的一个编码约束长度的码段看作是[n0(m+1），k0(m+1)]线性分组码，每次根据（m+1）分支长接收数字，对相应的最早的那个分支上的信息数字进行估计，然后向前推进一个分支。上例中信息序列 =(10111），相应的码序列 c=(11100001100111）。若接收序列R=(10100001110111），先根据R 的前三个分支（101000）和码树中前三个分支长的所有可能的 8条路径(000000…）、（000011…）、（001110…）、（001101…）、（111011…）、（111000…）、（110101…）和（110110…）进行比较，可知（111001）与接收

Matlab的卷积码译码器的仿真要点

基于Matlab的卷积码译码器的设计与仿真学生姓名：指导老师：** 摘要本课程设计主要解决对一个卷积码序列进行维特比(Viterbi)译码输出, 并通过Matlab软件进行设计与仿真，并进行误码率分析。在课程设计中，系统开发平台为Windows Vista Ultimate，程序设计与仿真均采用Matlab R2007a(7.4)，最后仿真详单与理论分析一致。关键词课程设计；卷积码译码器；Matlab；Simulink；设计与仿真 1引言本课程设计主要解决对一个卷积码序列进行维特比(Viterbi)译码输出,并通过Matlab软件进行设计与仿真。卷积码的译码有两种方法——软判决和硬判决，此课程设计采用硬判决的维特比译码。 1.1课程设计目的卷积码是一种向前纠错控制编码。它将连续的信息比特序列映射为连续的编码器输出符号。这种映射是高度结构化的，使得卷积码的译码方法与分组码译码所采用的方法完全不同。可以验证的是在同样复杂度情况下，卷积码的编码增益要大于分组码的编码增益。对于某个特定的应用，采用分组编码还是采用卷积编码哪一种更好则取决于这一应用的具体情况和进行比较时可用的技术[1]。本课程设计便是通过Matlab设计一个硬判决维特比译码输出的完整电路，并进行误码率分析。

1.2 课程设计的原理卷积码，又称连环码，是由伊莱亚斯(P.elias)于1955年提出来的一种非分组码。卷积编码的最佳译码准则为：在给定已知编码结构、信道特性和接收序列的情况下，译码器将把与已经发送的序列最相似的序列作为传送的码字序列的估值。对于二进制对称信道，最相似传送序列就是在汉明距离上与接收序列最近的序列。卷积码的译码方法有两大类：一类是大数逻辑译码，又称门限译码(硬判决，编者注)；另一种是概率译码(软判决，编者注)，概率译码又分为维特比译码和序列译码两种。门限译码方法是以分组码理论为基础的，其译码设备简单，速度快，但其误码性能要比概率译码法差[2]。当卷积码的约束长度不太大时，与序列译码相比，维特比译码器比较简单，计算速度快。维特比译码算法是1967年由Viterbi提出，近年来有大的发展。目前在数字通信的前向纠错系统中用的较多，而且在卫星深空通信中应用更多，该算法在卫星通信中已被采用作为标准技术。 2维特比译码原理采用概率译码的基本思想是：把已接收序列与所有可能的发送序列做比较，选择其中码距最小的一个序列作为发送序列。如果发送L组信息比特，那么对于(n,k)卷积码来说，可能发送的序列有2kL个，计算机或译码器需存储这些序列并进行比较，以找到码距最小的那个序列。当传信率和信息组数L较大时，使得译码器难以实现。维特比算法则对上述概率译码做了简化，以至成为了一种实用化的概率算法。它并不是在网格图上一次比较所有可能的2kL条路径(序列)，而是接收一段，计算和比较一段，选择一段最大似然可能的码段，从而达到整个码序列是一个最大似然值得序列。下面以图2.1的(2，1，3)卷积码编码器所编出的码为例，来说明维特比解码的方法和运作过程。为了能说明解码过程，这里给出该码的状态图，如图2.2所

213卷积码编码和译码

No.15 (2,1,3)卷积码的编码及译码摘要：本报告对于（2,1,3）卷积码原理部分的论述主要参照啜刚教材和课件，编程仿真部分绝对原创，所有的程序都是在Codeblocks 8.02环境下用C语言编写的，编译运行都正常。完成了卷积码的编码程序，译码程序，因为对于短于3组的卷积码，即2 bit或4 bit纠错是没有意义的，所以对正确的短序列直接译码，对长序列纠错后译码，都能得到正确的译码结果。含仿真结果和程序源代码。如果您不使用Codeblocks运行程序，则可能不支持中文输出显示，但是所有的数码输出都是正确的。

一、卷积码编码原理卷积码编码器对输入的数据流每次1bit 或k bit 进行编码，输出n bit 编码符号。但是输出的分支码字的每个码元不仅于此时可输入的k 个嘻嘻有关，业余前m 个连续式可输入的信息有关，因此编码器应包含m 级寄存器以记录这些信息。通常卷积码表示为 (n,k,m). 编码率 k r n = 当k=1时，卷积码编码器的结构包括一个由m 个串接的寄存器构成的移位寄存器（成为m 级移位寄存器、n 个连接到指定寄存器的模二加法器以及把模二加法器的输出转化为穿行的转换开关。本报告所讲的（2,1,3）卷积码是最简单的卷积码。就是2n =，1k =，3m =的卷积码。每次输入1 bit 输入信息，经过3级移位寄存器，2个连接到指定寄存器的模二加法器，并把加法器输出转化为串行输出。编码器如题所示。二、卷积码编码器程序仿真 C 语言编写的仿真程序。为了简单起见，这里仅仅提供数组长度30 bit 的仿真程序，当然如果需要可以修改数组大小。为了更精练的实现算法，程序输入模块没有提供非法字符处理过程，如果需要也可以增加相应的功能。进入程序后，先提示输入数据的长度，请用户输入int （整型数）程序默认用户输入的数据小于30，然后提示输入01数码，读入数码存储与input 数组中，然后运算输出卷积码。经过实验仿真，编码完全正确。以下是举例： a.课件上的输入101 输出11 10 00 的实验

卷积码编译码课设 (2)

摘要卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现，同时它具有较强的纠错能力。随着纠错编码理论研究的不断深入，卷积码的实际应用越来越广泛。本文对卷积码和卷积码的编译码有一个简单的介绍且给出了信道编码的发展历史及研究状况，然后详细讨论了（2，1，2）卷积码的编码过程和译码过程，通过状态转移方程和输出方程得出状态转移表和状态转移图，然后通过维特比译码器研究，总结出了维特比译码算法，最后通过Matlab软件进行设计与仿真，得到了编码程序和译码程序，其运行结果与理论分析一致。关键字卷积码编码、信道编码、Viterbi译码、MATLAB仿真

目录摘要........................................... 错误！未定义书签。一、引言 (3) 1.1发展历史及研究状况 (3) 1.2设计目的和意义 (3) 1.3设计方法 (4) 二、卷积码编译码原理 (5) 2.1 卷积码编码原理 (5) 2.2编码器 (6) 2.3 卷积码译码原理 (7) 2.4 VITEBI 译码的关键步骤 (8) 2.4.1 输入与同步单元 (8) 2.4.2 支路量度计算 (8) 2.4.3 路径量度的存储与更新 (8) 2.4.4 信息序列的存储与更新 (8) 2.4.5 判决与输出单元 (8) 三、卷积码编码实现 (9) 3.1 编码原理分析 (9) 3.2 卷积码编码流程图 (10) 四、卷积码译码实现 (11) 4.1 译码编程思路 (11) 4.2 卷积码译码流程图 (11) 五、卷积码编译码程序的编译及仿真波形 (11) 5.1 卷积码编码仿真 (12) 5.2卷积码译码仿真 (13) 5.3卷积码纠错码仿真 (14) 六、总结 (15) 七、参考文献 (16) 附录 (17)

MATLAB实现卷积码编译码-

本科生毕业论文（设计）题目：MATLAB实现卷积码编译码专业代码：作者姓名：学号：单位：指导教师：年月日

目录前言----------------------------------------------------- 1 1. 纠错码基本理论---------------------------------------- 2 1.1纠错码基本理论 ----------------------------------------------- 2 1.1.1纠错码概念 ------------------------------------------------- 2 1.1.2基本原理和性能参数 ----------------------------------------- 2 1.2几种常用的纠错码 --------------------------------------------- 6 2. 卷积码的基本理论-------------------------------------- 8 2.1卷积码介绍 --------------------------------------------------- 8 2.1.1卷积码的差错控制原理----------------------------------- 8 2.2卷积码编码原理 ---------------------------------------------- 10 2.2.1卷积码解析表示法-------------------------------------- 10 2.2.2卷积码图形表示法-------------------------------------- 11 2.3卷积码译码原理---------------------------------------------- 15 2.3.1卷积码三种译码方式------------------------------------ 15 2.3.2V ITERBI译码原理---------------------------------------- 16 3. 卷积码编译码及MATLAB仿真---------------------------- 18 3.1M ATLAB概述-------------------------------------------------- 18 3.1.1M ATLAB的特点------------------------------------------ 19 3.1.2M ATLAB工具箱和内容------------------------------------ 19 3.2卷积码编码及仿真 -------------------------------------------- 20 3.2.1编码程序 ---------------------------------------------- 20 3.3信道传输过程仿真-------------------------------------------- 21 3.4维特比译码程序及仿真 ---------------------------------------- 22 3.4.1维特比译码算法解析------------------------------------ 23 3.4.2V ITERBI译码程序--------------------------------------- 25 3.4.3 VITERBI译码MATLAB仿真----------------------------------- 28 3.4.4信噪比对卷积码译码性能的影响 -------------------------- 28

14卷积码编解码

实验四卷积码的编解码一、实验目的 1、掌握卷积码的编解码原理。 2、掌握卷积码的软件仿真方法。 3、掌握卷积码的硬件仿真方法。 4、掌握卷积码的硬件设计方法。二、预习要求 1、掌握卷积码的编解码原理和方法。 2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。 3、熟悉Quatus 的应用和FPGA 的开发方法。三、实验原理 1、卷积码编码原理在编码器复杂度相同的情况下，卷积码的性能优于分组码，因此卷积码几乎被应用在所有无线通信的标准之中，如GSM ， IS95和CDMA 2000 的标准中。卷积码通常记作( n0 ， k0 ， m) ，它将k 0 个信息比特编为n 0 个比特，其编码效率为k0/ n0 ， m 为约束长度。( n0 ， k0 ， m ) 卷积码可用k0 个输入、n0 个输出、输入存储为m 的线性有限状态移位寄存器及模2 加法计数器来实现。本实验以（2，1，3）卷积码为例加以说明。图1就是卷积码编码器的结构。图1 （2，1，3）卷积码编码器其生成多项式为： 21()1G D D D =++； 2 2()1G D D =+；如图1 所示的(2，1，3)卷积码编码器中，输入移位寄存器用转换开关代替，每输入一个信息比特经编码产生二个输出比特。假设移位寄存器的初始状态为全0，当第一个输入比特为0时，输出比特为00；若输入比特为１，则输出比特为11。随着第二个比特输入，第一个比特右移一位，此时输出比特同时受到当前输入比特和前一个输入比特的影响。第三个比特输入时，第一、二个比特分别右移一位，同时输出二个由这三位移位寄存器存储内容所共同决定的比特。依次下去就完成了编码过程。下面是卷积码的网格图表示。他是比较清楚而又紧凑的描述卷积码的一种方式，它是最常用的描述方

卷积码

卷积码 1、什么是卷积码？卷积码作为一种编码方法，是将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，因此时延小，特别适合以串行形式进行传输。通常它更适合于前向纠错，因而对于许多实际情况它的性能优于分组码，而且运算较简单。 2、卷积码的编译原理？（1）编码原理下图示出卷积码编码器一般原理方框图。编码器由三种主要元件构成，包括Nk级移存器、n个模2加法器和一个旋转开关。每个模2加法器的输入端数目可以不同，它连接到一些移存器的输出端。模2加法器的输出端接到旋转开关上。将时间分成等间隔的时隙，在每个时隙中有k比特从左端进入移存器，并且移存器各级暂存的信息向右移k位。旋转开关每时隙旋转一周，输出n比特（n）k）。（2）译码原理卷积码的解码方法可以分为两类：代数解码和概率解码。代数解码是利用编码本身的代数结构进行解码，不考虑信道的统计特性。概率解码则是基于信道的统计特性和卷积码的特点进行计算，其中一种概率解码方法是维特比算法。当码的约束长度较短时，它比序贯解码算法的效率更高、速度更快，目前得到广泛的使用。

维特比算法的基本原理是将接收到的信号序列和所有可能的发送信号序列比较，选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送信号序列。若发送一个k位序列，则有2k种可能的发送序列。计算机应存储这些序列，以便用作比较。当k较大时，存储量太大，使实用受到限制。维特比算法对此作了简化，使之能够实用。 3、与分组码相比，卷积码的优势是什么？与分组码不同的是，卷积码编码后n个码元不但与本码组的k个信息码元有关，而且与前面的N-1段信息有关，编码的过程中相互关联的码元有N*n个。卷积码的纠错能力同样是随N的增大而增大，其差错率随N的增大而指数的下降。在编码器相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。另一点不同是，分组码有严格的代数结构，但是卷积码至今没有严格的数学手段把纠错能力和码结构有机地联系起来，目前大都是采用计算机搜索来搜索好用的码组。 4、卷积码编译电路的组成结构？（1）信号发生器（2）卷积码编码器（3）信道（4）卷积码译码器参考文献： [1]通信原理（第6版）樊昌信、曹丽娜，国防工业出版社·北京，2012 [2]SystemView通信仿真开发手册，孙屹，国防工业出版社，2004 [3]SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计，罗卫兵、孙桦、张捷，西安电子科技大学出版社，2001

卷积码编码和维特比译码

卷积码编码维特比译码实验设计报告 SUN 一、实验目的掌握卷积码编码和维特比译码的基本原理，利用了卷积码的特性, 运用网格图和回溯以得到译码输出。二、实验原理 1.卷积码是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。其编码器将k个信息码元编为n个码元时，这n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且与前面的（m-1）段信息有关（m为编码的约束长度）。 2.一般地，最小距离d表明了卷积码在连续m段以内的距离特性，该码可以在m个连续码流内纠正(d-1)/2个错误。卷积码的纠错能力不仅与约束长度有关，还与采用的译码方式有关。 3. 维特比译码算法基本原理是将接收到的信号序列和所有可能的发送信号序列比较，选择其中汉明距离最小的序列认为是当前发送序列。卷积码的Viterbi 译码是根据接收码字序列寻找编码时通过网格图最佳路径的过程,找到最佳路径即完成了译码过程,并可以纠正接收码字中的错误比特。 4.所谓“最佳”, 是指最大后验条件概率:P( C/ R) = max [ P ( Cj/ R) ] , 一般来说, 信道模型并不使用后验条件概率,因此利用Beyes 公式、根据信道特性出结论:max[ P ( Cj/ R) ]与max[ P ( R/ Cj) ]等价。考虑到在系统实现中往往采用对数形式的运算,以求降低运算量,并且为求运算值为整数加入了修正因子a1 、a2 。令M ( R/ Cj) = log[ P ( R/ Cj) ] =Σa1 (log[ P( Rm/ Cmj ) ] + a2) 。其中, M 是组成序列的码字的个数。因此寻找最佳路径, 就变成寻找最大M( R/ Cj) , M( R/ Cj) 称为Cj 的分支路径量度,含义为发送Cj 而接收码元为R的似然度。 5.卷积码的viterbi译码是根据接收码字序列寻找编码时通过网格图最佳路径的过程，找到最佳路径即完成了译码过程并可以纠正接收码字中的错误比特。三、实验代码 #include #include "Conio.h" #define N 7 #include "math.h" #include #include #define randomize() srand((unsigned)time(NULL)) encode( unsigned int *symbols, /*编码输出*/ unsigned int *data, /*编码输入*/ unsigned int nbytes, /*nbytes=n/16,n为实际输入码字的数目*/ unsigned int startstate /*定义初始化状态*/

34卷积码编码原理分析与建模仿真

3/4卷积码编码原理分析与建模仿真一、摘要卷积码是一种性能优越的信道编码。它的编码器和译码器都比较容易实现，同时它具有较强的纠错能力。随着纠错编码理论研究的不断深入，卷积码的实际应用越来越广泛。本文简明地介绍了卷积码的编码原理和Viterbi译码原理。并在SIMULINK模块设计中，完成了对卷积码的编码和译码以及误比特统计整个过程的模块仿真。最后，通过在仿真过程中分析了卷积码误比特率与信噪比之间的关系，及卷积码与非卷积码的对比。经过仿真和实测，并对测试结果作了分析。关键词：卷积码编码建模 SIMULINK仿真

目录一、摘要 ................................................................................................................................................................. - 1 - 二、设计目的和意义 ............................................................................................................................................. - 2 - 三、设计原理 ......................................................................................................................................................... - 3 - 3.1 卷积码基本概念 ...................................................................................................................................... - 3 - 3.2 卷积码的结构 .......................................................................................................................................... - 3 - 3.3 卷积码的解析表示 .................................................................................................................................. - 4 - 3.4 卷积码的译码 .......................................................................................................................................... - 4 - 3.4.1 卷积码译码的方式........................................................................................................................ - 4 - 3.5.2 卷积码的Viterbi译码 .................................................................................................................. - 5 - 四、详细设计步骤 ................................................................................................................................................. - 6 - 4.1 卷积码的仿真 .......................................................................................................................................... - 6 - 4.1.1 SIMULINK仿真模块的参数设置及意义 ................................................................................. - 6 - 五、设计结果及分析 ........................................................................................................................................... - 11 - 5.1不同信噪比对卷积码的影响.................................................................................................................. - 11 - 5.2卷积码的对比 ........................................................................................................................................ - 12 - 六、总结 ............................................................................................................................................................... - 14 - 七、体会 ............................................................................................................................................................... - 14 - 八、参考文献 ....................................................................................................................................................... - 14 - 二、设计目的和意义因为信道中信号不可避免会受到干扰而出错。为实现可靠性通信，主要有两种途径:一种

动态规划：卷积码的Viterbi译码算法

动态规划:卷积码的Vitｅrｂi译码算法学院:网研院?姓名:ｘxx 学号：xxｘ一、动态规划原理动态规划（dynamｉc programminｇ)是运筹学的一个分支,是求解决策过程(decｉsioｎ procｅsｓ）最优化的数学方法。动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中，可能会有许多可行解，每一个解都对应于一个值，我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似,其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题,先求解子问题,然后从这些子问题的解得到原问题的解。与分治法不同的是,适合于用动态规划求解的问题，经分解得到子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题，则分解得到的子问题数目太多，有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案，而在需要时再找出已求得的答案,这样就可以避免大量的重复计算,节省时间。动态规划程序设计是对解最优化问题的一种途径、一种方法，而不是一种特殊算法。不象搜索或数值计算那样，具有一个标准的数学表达式和明确清晰的解题方法。动态规划程序设计往往是针对一种最优化问题，由于各种问题的性质不同,确定最优解的条件也互不相同,因而动态规划的设计方法对不同的问题,有各具特色的解题方法，而不存在一种万能的动态规划算法，可以解决各类最优化问题。二、卷积码的Ｖｉterbi译码算法简介在介绍维特比译码算法之前，首先了解一下卷积码编码，它常常与维特比译码结合使用。(2,１，3)卷积码编码器是最常见的卷积码编码器,在本次实验中也使用了(2,1，３)卷积码编码器,下面介绍它的原理。（2,１,３)卷积码是把信源输出的信息序列，以1个码元为一段,通过编码器输出长为2的一段码段。该码段的值不仅与当前输入码元有关，而且也与其之前的２个输入码元有关。如下图所示,输出out1是输入、第一个编码器存储的值和第二个编码器存储的值逻辑加操作的结果，输出ouｔ２是输入和第二个编码器存储的值逻辑加操作的结果。（２,1,３)卷积码编码器

213卷积码编码和译码

(2,1,3)卷积码的编码及译码摘要：￥本报告对于（2,1,3）卷积码原理部分的论述主要参照啜刚教材和课件，编程仿真部分绝对原创，所有的程序都是在Codeblocks 环境下用C语言编写的，编译运行都正常。完成了卷积码的编码程序，译码程序，因为对于短于3组的卷积码，即2 bit或4 bit纠错是没有意义的，所以对正确的短序列直接译码，对长序列纠错后译码，都能得到正确的译码结果。含仿真结果和程序源代码。如果您不使用Codeblocks运行程序，则可能不支持中文输出显示，但是所有的数码输出都是正确的。

一、卷积码编码原理卷积码编码器对输入的数据流每次1bit 或k bit 进行编码，输出n bit 编码符号。但是输出的分支码字的每个码元不仅于此时可输入的k 个嘻嘻有关，业余前m 个连续式可输入的信息有关，因此编码器应包含m 级寄存器以记录这些信息。通常卷积码表示为 (n,k,m). 编码率 k r n = ( 当k=1时，卷积码编码器的结构包括一个由m 个串接的寄存器构成的移位寄存器（成为m 级移位寄存器、n 个连接到指定寄存器的模二加法器以及把模二加法器的输出转化为穿行的转换开关。本报告所讲的（2,1,3）卷积码是最简单的卷积码。就是2n =，1k =，3m =的卷积码。每次输入1 bit 输入信息，经过3级移位寄存器，2个连接到指定寄存器的模二加法器，并把加法器输出转化为串行输出。编码器如题所示。二、卷积码编码器程序仿真 C 语言编写的仿真程序。为了简单起见，这里仅仅提供数组长度30 bit 的仿真程序，当然如果需要可以修改数组大小。为了更精练的实现算法，程序输入模块没有提供非法字符处理过程，如果需要也可以增加相应的功能。进入程序后，先提示输入数据的长度，请用户输入int （整型数）程序默认用户输入的数据小于30，然后提示输入01数码，读入数码存储与input 数组中，然后运算输出卷积码。经过实验仿真，编码完全正确。 } 以下是举例：

信息论与编码-卷积码

信息论与编码--卷积码（掌握利用编码电路求生成矩阵和监督矩阵）差错控制编码系统中除了使用分组码之外，另一类广泛应用的称为卷积码，在分组码的编码和译码过程中，每个码字的监督元只与本码字的信息元有关，而与其它码字的信息元无关，即分组码的编码器是一个无记忆的逻辑电路。但是，卷积码的编码过程中，本码字的监督元不仅与本码字的信息元有关，而且与前m 个码字的信息元有关，因此卷积码的编码器是一个有记忆的时序电路。卷积码由于更充分地利用码字之间的相关性，可以减少码字长度，简化编译码电路，并得到较好的差错控制性能，因此卷积码在通信领域，特别是卫星通信，空间通信领域得到广泛的应用。 7-1 卷积码的基本原理 7-1-1 卷积码的基本概念 [例子]：通过一个例子说明卷积码的一些基本概念；下图给出了一个(3,2,2)卷积码编码器的原理图，当某一时刻，编码器输入并行一个信息码字为mi=[mi(1),mi(2)]，编码器并行输出由三个码元组成的卷积码的码字， c i (1) c (1) c i (2) c i (3) m i (1) m i (2)

[ci]=[ci(1),ci(2),ci(3)]=[mi(1),mi(2),pi]。[ci]称为一个码字。mi 为信息元，pi 为监督元。可以看出卷积码的输入输出关系为： ci(1)=mi(1) ci(2)=mi(2) ci(3)=mi(1)+mi(2)+mi-1(2)+mi-2(1) 可见，卷积码当前输出的码字的监督元不仅与当前输入的信息元有关而且还与前2个码元有关。这时编码器由2级移位寄存器构成。定义：卷积码字中码元的个数为n0，码字中信息元个数为k0，由m 级移位寄存器构成的编码器称m 为编码码字约束长度。有的教材称m’=m+1为约束长度，(m+1)n0为编码码元约束长度。卷积码记为(n0,k0,m)。定义：R=k0/n0为码率(Code rate)。它是表示卷积码的编码效率。卷积码的编码器的一般形式为：看以下卷积码的约束关系图：在译码时，译码在ci 时要利用到ci-1,ci-2，同时译码字ci+1,ci+2时还要利用到ci 。因此译码约束长度一般要大于编码约束长度，因为：虽然一般理解译码字ci 时只利用ci+1,ci+2但实际上这时译出的ci 可能译错，当译ci+2时同样是对ci 的一种校验。还可以对cI 的译码进行修改。这是卷积码的特别之处。 m 1 m 2 … m k0 c 1 c 2 … c n0 … …

卷积码

卷积码卷积码将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。定义若以（n,k,m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1= K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进卷积码的编码器行传输，时延小。与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。介绍一种卷积码编码器卷积码是1955年由Elias等人提出的，是一种非常有前途的编码方法。我们在一种卷积码编码器一些资料上可以找到关于分组码的一些介绍，分组码的实现是将编码信息分组单独进行编码，因此无论是在编码还是译码的过程中不同码组之间的码元无关。

根本区别卷积码和分组码的根本区别在于，它不是把信息序列分组后再进行单独编码，而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。即进行分组编码时，其本组中的n-k个校验元仅与本组的k个信息元有关，而与其它各组信息无关；但在卷积码中，其编码器将k个信息码元编为n个码元时，这n个码元不仅与当前段的k个信息有关，而且与前面的（m－1）段信息有关（m为编码的约束长度）。有关信息同样，在卷积码译码过程中，不仅从此时刻收到的码组中提取译码信息，而且还要卷积码编码器利用以前或以后各时刻收到的码组中提取有关信息。而且卷积码的纠错能力随约束长度的增加而增强，差错率则随着约束长度增加而呈指数下降。约束关系卷积码（n,k,m) 主要用来纠随机错误，它的码元与前后码元有一定的约束关系，编码复杂度可用编码约束长度m*n来表示。一般地，最小距离d表明了卷积码在连续m段以内的距离特性，状态图

卷积码的编译码MATLAB程序

%survivor state是一个矩阵，它显T了通过网格的最优路径，这个矩阵通过一个单独的函数metric(x,y)给出。 %其中G是一个矩阵，它的任一行决定了从移位寄存器到模2加法器的连接方式.为生成矩阵%这里，我们做了一个简单的(2,1,7)卷积码编码器。 k=1; G=[1 0 1 1 0 1 1;1 1 1 1 0 0 1];%G1=133,G2=171 %以下3种输入序列，可任选一种% %input=[0 0 0 0 0 0 0];%全0输入 %input=[1 1 1 1 1 1 1];%全1输入 input=[round(rand(1,7)*1)];%随机系列输入，也可用 randint(1,7,[0 1]) figure;plot(input,'*r') %figure1：画图：目标input，红色（red，r），形状为* s=input; g1=G(1,:); g2=G(2,:); c1=conv(s,g1);%作卷积 %disp(c1); c2=conv(s,g2); %disp(c2); n=length(c1);%7位输入时n=13 c=zeros(1,2*n);%生成全0矩阵，1*26 %disp(c); for i=1:n c(2*i-1)=c1(i);c(2*i)=c2(i);%两个模2加法器分别输出卷积结果序列后，由旋转开关读取的结果（此时仅为卷积结果，非2进制0/1） end for i=1:2*n if(mod(c(i),2)==0)% mod(c(i),2)==0意思：c(i)除以2，余数为0 c(i)=0; else c(i)=1; end end output=c; channel_output=output;%输出矩阵 %disp(channel_output); figure;plot(output,'*b') %画图：目标：卷积码编码输出，蓝色（blue，b）* %————————————————以上为编码部分，以下为维特比译码———————————————— n=size(G,1);%取矩阵G的行数，故n=2。即得到输出端口，即2个模2加法器 %检验G的维数 if rem(size(G,2),k)~=0 %当矩阵G的列数不为k的整数倍时，rem为求余函数 error('Size of G and k do not agree')%报错 end if rem(size(channel_output,2),n)~=0 %当输出矩阵的列数不是输出端口n的整数倍时。（注：size(channel_output,2)=26，2个模2加法器合成的输出）