无线通信技术实验一卷积码

实验二：卷积码一、实验仪器:PC两台、USRP两台二、实验目的：1、了解grc仿真中的信号处理模块、流程图以及使用方法2、了解卷积码的基本原理3、了解GunRadio实现信道编码的方法4、了解不同SNR对于误码率的影响5、了解卷积码对误码率的影响6、了解不同的卷积码对于误码率的影响三、实验要求：1.了解Grc的基本操作方法，要求仿真的流程中信道编码部分使用卷积编码2.通过单机实验和GnuRadio+USRP的实验两种实验方式进行仿真3.搭建有信道编码与无信道编码的Grc仿真模型4.比较上述两种情况下的误码率，并且分析结果5.比较不同的卷积码对于误码率的影响，并且分析结果。

四、实验原理：卷积码将k个信息比特编码成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。

与分组码不同，卷积码编码后的n个码元不仅与当前段的k个信息有关，还与前面的N-1段信息有关，编码过程中互相关联的码元个数为nN。

卷积码的纠错性能随N的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。

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。

GRC提供译码方式是维特比译码，它是卷积码译码方式中非常经典的以及广泛使用的一种译码方式。

该实验可以考察编码前后数据有什么变化，译码后能不能恢复原来数据，通过Number Sink考察加噪声后误比特率怎么样，对性能有什么提高，并且划出BER图形。

下面为卷积码的一般流程：五、实验步骤及分析：1、单机实验：单机实验分成（2,1,3）码、无信道编码、（2,1,8）码三个部分进行。

（一）实验流程图：首先，我们利用（2,1,3）卷积码进行信道编码，用DPSK进行调制，来进行单机实验，最终设计的流程图和参数如下图所示：先是Vector Source，即信源，设置的数据是1,0,0,1,1。

然后是Throttle限流模块。

接下来是Packed to Unpacked模块，将pack成byte或short型的数据以unpacked型的数据输出。

【报告】卷积码实验报告一、实验目的本次卷积码实验的主要目的是深入理解卷积码的编码与译码原理，掌握其在数字通信系统中的应用，并通过实际实验操作和结果分析，评估卷积码的纠错性能和对通信质量的改善效果。

二、实验原理（一）卷积码的基本概念卷积码是一种有记忆的非分组码，它将输入的信息序列经过特定的编码器生成输出的码序列。

卷积码的编码过程不仅取决于当前输入的信息位，还与之前的若干个信息位有关。

（二）编码原理卷积码的编码器通常由若干个移位寄存器和模 2 加法器组成。

输入的信息位在时钟的控制下依次进入移位寄存器，同时与寄存器中的内容进行模 2 加法运算，生成输出的编码位。

（三）译码原理卷积码的译码方法有多种，常见的有维特比译码算法。

维特比译码算法基于最大似然准则，通过在码的网格图上寻找最有可能的路径来实现译码。

三、实验环境与设备本次实验在计算机上进行，使用了以下软件和工具：1、 MATLAB 编程环境，用于实现卷积码的编码、传输和译码过程，并进行性能分析。

2、通信系统仿真工具，用于构建通信系统模型，模拟信号的传输和接收。

四、实验步骤（一）编码实现1、在 MATLAB 中定义卷积码的编码器结构，包括移位寄存器的数量和连接方式，以及模 2 加法器的位置。

2、编写编码函数，输入信息序列，按照编码器的工作原理生成编码后的序列。

（二）信道传输1、模拟加性高斯白噪声信道，设置不同的信噪比条件。

2、将编码后的序列通过信道传输，引入噪声干扰。

（三）译码实现1、使用维特比译码算法对接收序列进行译码。

2、编写译码函数，输入接收序列和信道参数，输出译码后的信息序列。

（四）性能评估1、计算误码率，即错误译码的比特数与总传输比特数的比值。

2、绘制误码率曲线，分析卷积码在不同信噪比条件下的纠错性能。

五、实验结果与分析（一）不同卷积码参数对性能的影响1、改变卷积码的约束长度，观察其对纠错性能的影响。

结果表明，约束长度越长，卷积码的纠错能力越强，但编码效率会有所降低。

卷积码的原理及应用1. 引言卷积码是一种常用的错误控制编码方式，在通信系统、数据存储系统等领域有着广泛的应用。

本文将介绍卷积码的原理及其在通信系统中的应用。

2. 卷积码的原理卷积码是一种线性时不变系统，它通过对输入数据进行卷积运算来生成输出数据。

卷积码由一个或多个卷积分支组成，每个卷积分支由一个或多个滞后元件和一个加法器组成。

具体而言，卷积码的编码过程可以描述如下： - 输入数据经过滞后元件得到滞后数据； - 滞后数据与特定的系数进行加权求和； - 将加权求和得到的结果作为输出数据。

3. 卷积码的特点卷积码具有以下几个特点：3.1 纠错能力强卷积码具有很强的纠错能力，它可以在数据传输过程中检测和纠正一定数量的错误。

3.2 码长可变卷积码的码长可以通过增加滞后元件的数量来进行调节，从而适应不同的应用场景和传输需求。

3.3 时延小卷积码的编码过程只需要对滞后数据进行加权求和，因此具有较低的时延。

3.4 译码复杂度高卷积码的译码相对复杂，需要使用译码算法进行解码。

常用的译码算法包括Viterbi算法、BCJR算法等。

4. 卷积码的应用卷积码在通信系统中有着广泛的应用，包括以下几个方面：4.1 无线通信卷积码可以用于无线通信系统中的信道编码，以增强对信道噪声的容错能力。

4.2 数字视频传输在数字视频传输中，为了提高视频数据的传输质量，可以使用卷积码进行信道编码。

4.3 光纤通信卷积码也可以应用在光纤通信系统中，用于提高数据传输的可靠性和容错能力。

4.4 无线传感器网络在无线传感器网络的数据传输中，卷积码具有较小的时延和较强的纠错能力，可以有效提升数据传输的可靠性。

5. 总结本文简要介绍了卷积码的原理及其在通信系统中的应用。

卷积码作为一种常用的错误控制编码方式，具有很强的纠错能力和较小的时延，在无线通信、数字视频传输、光纤通信和无线传感器网络等领域都有着广泛的应用。

卷积码实验报告篇一：卷积码实验报告实验五信道编解码（）本章目标掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法 5.1实验目的1. 使用MATLAB进行卷积码编/译码器的仿真。

2. 熟练掌握MATLAB软件、语句。

3. 了解卷积码编/译码器的原理、知识。

5.2实验要求1. 编写源程序、准备测试数据。

2. 在 MATLAB环境下完成程序的编辑、编译、运行，获得程序结果。

如果结果有误，应找出原因，并设法更正之。

5.3 实验原理（一）卷积码编码器 1. 连接表示卷积码由3个整数n，k，N描述。

k/n也表示编码效率（每编码比特所含的信N称为约束长度，息量）；但n与线性分组码中的含义不同，不再表示分组或码子长度；表示在编码移位寄存器中k元组的级数。

卷积码不同于分组码的一个重要特征就是编码器的记忆性，即卷积码编码过程中产生的n元组，不仅是当前输入k元组的函数，而且还是前面N?1个输入k元组的函数。

实际情况下，n和k经常取较小的值，而通过N的变化来控制编码的能力和复杂性。

下面以图1中的卷积码编码器为例介绍卷积码编码器。

该图表示一个约束长度K?3的（2，1）卷积译码器，模2加法器的数目为n?2，因此，编码效率k/n?1/2。

在每个输入比特时间上，1位信息比特移入寄存器最左端的一级，同时将寄存器中原有比特均右移一级，接着便交替采样两个模2加法器，得到的码元就是与该输入比特相对应的分支字。

对每一个输入信号比特都重复上述采样过程。

图1卷积码编码器（编码效率1/2，K?3）用于描述反馈移位寄存器实现循环码时所使用的生成多项式也可用户描述卷积码编码器的连接。

应用n个生成多项式描述编码的移位寄存器与模2加法器的连接方式，n个生成多项式分别对应n个模2加法器，每个生成多项式不超过K?1阶。

仍以图1中的编码器为例，用生成多项式g1(X)代表上方连接，g2(X)代表下方连接，则有：g1(X)?1?X?X2g2(X)?1?X2多项式中的最低阶项对应于寄存器的输入级。

通信电子中的卷积码编码技术在现代通信电子领域中，卷积码编码技术是一个非常重要的研究方向。

卷积码指的是一种使用卷积器进行连续变换、生成码字的编码方式。

卷积码编码技术也是从编码原理中引出的一个名词。

卷积码编码技术由于其良好的纠错性能而在通信电子中得到了广泛的应用。

接下来，我们将介绍卷积码编码技术的原理及其在通信电子中的应用。

一、卷积码编码技术的原理卷积码编码技术是一种结构复杂、计算量大、实现难度较高的编码技术。

它通过将输入的信息序列，经过移位和加权操作，得到输出的编码序列。

在卷积码编码技术中，使用的编码单元是卷积器。

卷积器由若干个存储器和一组权值系数构成。

卷积器的输入为一个长度为k的信息序列，输出为一个长度为n的编码序列。

卷积码编码过程中，首先将输入信息序列进行移位，然后将移位后的序列与卷积器进行卷积，得到输出的编码序列。

卷积码编码技术的核心在于卷积器的设计。

卷积器的设计决定了编码的性能、复杂度以及实现难度。

二、卷积码编码技术在通信电子中的应用1、无线通信中的卷积码编码技术在无线通信中，卷积码编码技术被广泛地应用，以提高通信品质。

在这里，卷积码编码技术被用于进行信号的纠错，以提高通信的可靠性。

在无线通信中，无线信道中常常会出现干扰和噪声，导致无线信号的丢失和错误。

使用卷积码编码技术可以有效地处理信道中的干扰和噪声，提高传输的可靠性。

此外，在无线通信中，常用的卷积码编码方式有卷积码和扩频码技术，它们通过对不同的信息进行编码，以提高传输信号的速度和可靠性。

2、光纤通信中的卷积码编码技术在光纤通信中，卷积码编码技术也被广泛地应用。

在这里，卷积码编码技术被用于进行光信号的纠错，以提高通信的可靠性。

在光纤通信中，光信号的传输距离十分长，常常会遇到光纤折射率不均匀导致的色散和失真。

使用卷积码编码技术可以有效地处理这些问题，提高信号的传输速度和可靠性。

3、数字电视中的卷积码编码技术在数字电视领域中，卷积码编码技术也被广泛地应用。

通信理课程设计卷积编码一、课程目标知识目标：1. 让学生理解卷积编码的基本原理，掌握其数学表达和实现方法。

2. 学会分析卷积编码在通信系统中的应用及其性能优势。

3. 了解卷积编码与其他编码技术的区别和联系。

技能目标：1. 培养学生运用卷积编码进行通信系统设计的能力，能独立完成简单卷积编码电路的设计与搭建。

2. 提高学生运用数学工具分析卷积编码性能的能力，能利用相关软件进行仿真验证。

3. 培养学生解决实际通信问题中卷积编码相关问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信原理的兴趣和热情，增强其学习动力。

2. 培养学生具备良好的团队合作意识，能在小组讨论中发挥积极作用。

3. 培养学生具备严谨的科学态度，关注通信领域的发展动态。

本课程针对高年级通信工程及相关专业学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

通过本课程的学习，使学生能够掌握卷积编码的基本理论，具备实际应用能力，并培养其解决实际通信问题的思维方法和情感态度。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 卷积编码的基本概念与原理：介绍卷积编码的定义、特点及其在通信系统中的应用。

教材章节：第三章第四节“卷积编码”内容列举：卷积编码的定义、卷积编码的原理、卷积编码的应用。

2. 卷积编码的数学表达与实现方法：讲解卷积编码的数学模型、实现过程及其相关算法。

教材章节：第三章第五节“卷积编码的数学描述与实现”内容列举：卷积编码的数学模型、卷积编码的算法、卷积编码的实现方法。

3. 卷积编码性能分析：分析卷积编码的误码性能，探讨不同编码参数对性能的影响。

教材章节：第三章第六节“卷积编码的性能分析”内容列举：卷积编码的误码性能、编码参数对性能的影响、性能仿真。

4. 卷积编码与其他编码技术的比较：对比卷积编码与分组编码、Turbo编码等编码技术的优缺点。

教材章节：第三章第七节“卷积编码与其他编码技术的比较”内容列举：卷积编码与分组编码的比较、卷积编码与Turbo编码的比较、各种编码技术的应用场景。

卷积码引言卷积码是一种常用的纠错编码方法，经常用于数字通信中。

它是一种线性块码，通过将输入数据和码字的历史信息进行卷积操作，生成输出码字。

卷积码具有优秀的纠错性能和高效的解码算法，在实际应用中得到了广泛的使用。

原理卷积码的编码过程主要由两个部分组成：移位寄存器和更新寄存器。

移位寄存器用于存储输入数据的历史信息，更新寄存器用于更新码字。

卷积码的编码可以用一个状态机来表示，状态机的每个状态对应于一个码字。

通过状态转移矩阵来描述状态之间的转移关系。

卷积码的具体编码步骤如下： 1. 将输入数据放入移位寄存器。

2. 根据移位寄存器中的数据和更新寄存器的状态，计算输出码字。

3. 将输出码字发送给接收端。

卷积码的解码过程主要是一个估计问题，通过找到最有可能的原始输入数据来进行解码。

特点卷积码具有以下几个特点： - 纠错能力强：卷积码通过引入冗余信息，即码字的历史信息，可以检测和纠正数据传输中的错误。

不同的卷积码可以提供不同的纠错能力。

- 高效的解码算法：卷积码的解码算法相对简单，常用的解码算法有迭代译码算法和软判决译码算法。

这些算法能够以较低的复杂度实现可靠的解码。

- 码率灵活：卷积码的码率可以根据需求进行调整。

常用的卷积码有1/2、1/3、2/3等码率，通过调整码率可以在保证一定的纠错性能的同时，提高数据传输的效率。

应用卷积码在数字通信中有着广泛的应用，常用于以下方面：1. 移动通信：在移动通信系统中，卷积码常用于物理信道的编码和解码，提高信号的抗干扰能力和传输质量。

2. 数字广播：数字广播系统中，卷积码用于提供高质量的音视频传输，保证数据在无线环境下的实时性和可靠性。

3. 卫星通信：卫星通信系统中，卷积码被广泛应用于数据传输和媒体分发，确保数据在不同地区之间的可靠传输。

结论卷积码是一种常用的纠错编码方法，具有优秀的纠错性能和高效的解码算法。

它在数字通信中发挥着重要的作用，广泛应用于移动通信、数字广播和卫星通信等领域。

万方数据　万方数据第４期宋效正等：无线光通信卷积交织与编码的实验及仿真研究·１５·也受限，我们研究将卷积交织结合（１／２，７）卷积编码的方案用于无线光通信系统。

卷积交织器【９】相对于块交织和随机交织器，所需的存储空间降低４倍，交织延迟也能降低一半；另外一般低信噪比时，卷积编码比同等复杂度的分组码有更好的性能。

为了方便对通信系统的性能进行评估和相关的理论仿真研究，根据无线光信道的特征，地面无线光通信系统的建模如图２所示，在此基础上也完成了相应的外场无线光通信实验系统，以进一步检验无线光通信系统的性能。

图２无线光通信系统模型３实验系统设计和研制无线光通信的实验系统装置如图３所示，发射和接收光学望远镜采用收发分离式，这样可以降低干扰；而且实验装置能够自由调节方位，通过一个单筒望远镜很容易实现光路对准；此外通信光机利用基座的重量和固定的三角支架降低周围环境抖动对光束的影响。

图３无线光通信实验系统装置外场无线光通信实验系统的原理框图如图４所示。

信源经过码率为ｌ／２的卷积编码后，信道的数据传输速率达到３４．３６８Ｍｂｉ“ｓ。

为了使衰落造成的突发错误离散化，通过合理控制ｅｐｌｃ６ＦＰＧＡ的大容量双端口ＲＡＭ的读写地址即可实现（１６，４０９６）的Ｆｅｍｏｙ型一Ｊ比特卷积交织设计。

交织后的二进制数据流，００Ｋ方式调制激光器，调制光束经过准直系统从光机的发射端输出，然后经远处角锥棱镜反射后，此光束再次进入光机的接收系统，接着完成光电检测、信号的时钟同步和数据判决等。

二卷卷发射进加帧积积———＋光学—＇制＋头编———————＋交填零系统流码织角维锥误棱特解帧时钟接收．＿镜码比．一交检．＿数据光学观译织测恢复系统测码图４外场无线光通信系统原理图为了保证接收端正确解比特交织和Ｖｉｔｅｒｂｉ译码，该系统采用了帧同步技术设训１０Ｊ。

在进行比特卷积交织时，帧头和编码后的第一信息比特从交织器的第一行输出，直通。

卷积码实验报告篇一：卷积码实验报告实验五信道编解码（）本章目标掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法 5.1实验目的1. 使用MATLAB进行卷积码编/译码器的仿真。

2. 熟练掌握MATLAB软件、语句。

3. 了解卷积码编/译码器的原理、知识。

5.2实验要求1. 编写源程序、准备测试数据。

2. 在 MATLAB环境下完成程序的编辑、编译、运行，获得程序结果。

如果结果有误，应找出原因，并设法更正之。

5.3 实验原理（一）卷积码编码器 1. 连接表示卷积码由3个整数n，k，N描述。

k/n也表示编码效率（每编码比特所含的信N称为约束长度，息量）；但n与线性分组码中的含义不同，不再表示分组或码子长度；表示在编码移位寄存器中k元组的级数。

卷积码不同于分组码的一个重要特征就是编码器的记忆性，即卷积码编码过程中产生的n元组，不仅是当前输入k元组的函数，而且还是前面N?1个输入k元组的函数。

实际情况下，n和k经常取较小的值，而通过N的变化来控制编码的能力和复杂性。

下面以图1中的卷积码编码器为例介绍卷积码编码器。

该图表示一个约束长度K?3的（2，1）卷积译码器，模2加法器的数目为n?2，因此，编码效率k/n?1/2。

在每个输入比特时间上，1位信息比特移入寄存器最左端的一级，同时将寄存器中原有比特均右移一级，接着便交替采样两个模2加法器，得到的码元就是与该输入比特相对应的分支字。

对每一个输入信号比特都重复上述采样过程。

图1卷积码编码器（编码效率1/2，K?3）用于描述反馈移位寄存器实现循环码时所使用的生成多项式也可用户描述卷积码编码器的连接。

应用n个生成多项式描述编码的移位寄存器与模2加法器的连接方式，n个生成多项式分别对应n个模2加法器，每个生成多项式不超过K?1阶。

仍以图1中的编码器为例，用生成多项式g1(X)代表上方连接，g2(X)代表下方连接，则有：g1(X)?1?X?X2g2(X)?1?X2多项式中的最低阶项对应于寄存器的输入级。

实验名称：___ 卷积编码_______1、使用MATLAB进行卷积编码的代码编写、运行、仿真等操作；2、熟练掌握MATLAB软件语句；3、理解并掌握卷积编码的原理知识。

二、实验原理卷积码是由Elias于1955 年提出的，是一种非分组码，通常它更适用于前向纠错法，因为其性能对于许多实际情况常优于分组码，而且设备较简单。

卷积码的结构与分组码的结构有很大的不同。

具体地说，卷积码并不是将信息序列分成不同的分组后进行编码，而是将连续的信息比特序列映射为连续的编码器输出符号。

卷积码在编码过程中，将一个码组中r 个监督码与信息码元的相关性从本码组扩展到以前若干段时刻的码组，在译码时不仅从此时刻收到的码组中提取译码信息，而且还可从与监督码相关的各码组中提取有用的译码信息。

这种映射是高度结构化的，使得卷积码的译码方法与分组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，采用分组码还是卷积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。

（一）卷积编码的图形表示卷积码的编码器是由一个有k 个输人位，n 个输出位，且有m 个移位寄存器构成的有限状态的有记忆系统，其原理如图1所示。

图1 卷积码编码器的原理图描述这类时序网络的方法很多，它大致可分为两大类型：解析表示法与图形表示法。

在解析法中又可分为离散卷积法、生成矩阵法、码多项式法等；在图形表示法中也可分为状态图法、树图法和网络图法等。

图2给出的是一个生成编码速率为1／2 卷积码的移位寄存器电路。

输人比特在时钟触发下从左边移人到电路中，每输入一位，分别去两个模2加法器的输出值并复用就得到编码器的输出。

对这一编码，每输入一比特就产生两个输出符号，故编码效率为1／2。

可以看出，每个特定的输入比特不仅影响本时间间隔内的编码器输出，同时还影响紧接着的下两个输入比特时间间隔的编码器输出。

卷积编码由移位寄存器的阶数、输出的数量（即模2加法器的个数）和移位寄存器与模2 加法器间的连接所决定。

无线通信网络中的信道编码技巧在无线通信网络中，信道编码是一种重要的技术，用于提高数据传输的可靠性和效率。

它通过在传输过程中引入冗余信息来纠正和检测错误，以最大限度地减少错误传输和丢失。

本文将介绍几种常见的信道编码技巧，包括卷积码、纠错码和调制编码。

1. 卷积码卷积码是一种流水线编码技术，它将输入信息流分割成一系列短序列，并通过在每个分段中添加冗余信息来增强数据的可靠性。

卷积码通常由一个或多个滑动窗口寄存器和一个组合逻辑门组成。

输入数据位经过滑动窗口寄存器，并与门电路进行逻辑操作，生成输出编码位。

卷积码具有较强的纠错能力和较低的复杂度，因此被广泛应用于无线通信中。

2. 纠错码纠错码是一种通过添加冗余信息来检测和纠正传输错误的编码技术。

它基于错误检测和纠正算法，可以在接收到有误的数据时自动纠正错误。

常见的纠错码包括海明码和Reed-Solomon码。

海明码通过添加校验位来实现错误检测和纠正，而Reed-Solomon码则使用插值和多项式除法来实现更高级别的纠错能力。

3. 调制编码调制编码是一种将数字数据转换为模拟信号的编码技术。

调制技术可以将数字信号转换为适合在无线通信信道上传输的模拟信号。

常见的调制编码技术包括振幅移键调制（ASK）、频率移键调制（FSK）和相移键调制（PSK）。

调制编码可以提高数据的抗干扰能力和传输效率，使得无线通信信道更加稳定可靠。

4. 自适应编码自适应编码是一种根据通信信道的特性和环境状态自动调整编码方式和参数的技术。

它可以根据信道的质量和干扰噪声的情况进行动态调整，以最大限度地提高传输效果。

自适应编码常用于具有时变信道条件的无线通信系统，例如移动通信和卫星通信。

通过自适应编码，可以实现更高的编码效率和较低的误码率。

在无线通信网络中，信道编码技巧的应用可以提高数据传输的可靠性和效率。

卷积码、纠错码和调制编码等技术在无线通信中得到广泛应用，并不断得到改进和优化。

自适应编码的引入使得通信系统可以根据实时信道状况进行动态调整，进一步提高了通信的可靠性和性能。

卷积码的原理1. 引言卷积码是一种用于数字通信中的误码纠正编码技术。

它利用卷积操作对输入数据进行编码，以增强数据传输的可靠性。

本文将详细介绍卷积码的基本原理，包括卷积操作、生成多项式、状态机和Viterbi解码算法。

2. 卷积操作卷积操作是卷积码编码的核心步骤。

它通过将输入序列与一个或多个权重系数序列进行点乘，生成输出序列。

具体而言，假设输入序列为x={x0,x1,...,x N−1}，权重系数序列为ℎ={ℎ0,ℎ1,...,ℎK−1}，则输出序列y={y0,y1,...,y M−1}可以通过以下公式计算得到：K−1y i=∑ℎj⋅x i−jj=0其中，M为输出序列的长度，K为权重系数序列的长度。

3. 生成多项式在卷积码中，生成多项式决定了编码器的结构和性能。

它由两个多项式组成：一个是分子多项式（记作G1），用于计算输出序列的第一个比特；另一个是分母多项式（记作G2），用于计算输出序列的其余比特。

生成多项式可以写成以下形式：G(D)=G1(D)/G2(D)其中，D表示延迟操作符。

生成多项式的选择对卷积码的性能和复杂性有重要影响。

常见的生成多项式有三种：(1, 3)、(1, 5)和(1, 7)。

它们分别对应于分子多项式为(1+D3)、(1+D2+D5)和(1+D2+D3+D4+D6)，分母多项式均为(1+D+D2)。

4. 状态机卷积码编码器可以看作是一个有限状态机。

状态机由一组状态和状态转移函数组成，用于描述编码器的内部状态变化。

在卷积码中，每个状态对应于编码器内部的寄存器值。

以(1, 3)卷积码为例，它有8个不同的状态，编号为0到7。

初始状态通常设置为0。

每个输入比特导致状态转移，并且在每个时钟周期结束时产生一个输出比特。

具体而言，根据输入比特和当前状态，可以确定下一个状态和输出比特。

这种状态转移可以用一个状态转移图来表示。

5. Viterbi解码算法Viterbi算法是一种用于卷积码解码的最优算法。

卷积码的基本原理卷积码的基本原理1. 引言•卷积码是一种常用于通信系统中的纠错编码技术。

•它通过引入冗余信息，可以在信道传输过程中检测出并纠正部分错误。

2. 卷积码的定义•卷积码是一种线性的、时间变化的编码方式。

•它可以将输入比特序列转换为输出比特序列，并满足一定的性质。

3. 编码过程•卷积码的编码过程可以用一个状态图表示。

•输入比特依次通过编码器的不同路径，生成输出比特序列。

4. 编码器结构•卷积码的编码器由若干个寄存器和逻辑门组成。

•每个寄存器存储一个状态，逻辑门用于生成输出比特。

5. 纠错能力•卷积码的纠错能力通过其约束长度和码距来衡量。

•约束长度表示编码器中寄存器的数量。

•码距表示卷积码能够检测和纠正的最大错误比特数量。

6. Viterbi解码算法•Viterbi解码算法是一种常用于卷积码解码的算法。

•它通过动态规划的方式寻找最可能的输入比特序列。

7. 进一步研究•卷积码是一个广泛研究的领域，有很多相关的扩展和改进算法。

•感兴趣的读者可以深入研究卷积码的不同应用和改进算法。

以上是针对“卷积码的基本原理”的简要介绍和解释。

卷积码作为一种常用的纠错编码技术，可以在信道传输过程中提高系统的可靠性。

同时，关于卷积码的编码结构、纠错能力和解码算法等方面也有很多相关的研究和应用。

对卷积码感兴趣的读者可以继续深入学习和了解。

8. 卷积码的应用•卷积码在通信领域中有着广泛的应用。

•它可以用于数字电视的信号传输，提高传输质量和可靠性。

•在无线通信系统中，卷积码可以提高信号的抗干扰能力。

•在存储系统中，卷积码也可以用于数据的纠错和恢复。

9. 卷积码的性质•卷积码具有良好的线性性质。

•通过矩阵表示可以更形象地描述卷积码的性质和特点。

•矩阵形式的表示方便进行编码和解码运算。

10. 卷积码的误码性能•误码性能是衡量卷积码性能的重要指标之一。

•通过误码率曲线可以评估卷积码在不同信噪比条件下的性能。

•在设计卷积码时，可以根据需要选择适当的编码率和约束长度，以达到所需的误码性能。

苏州科技大学天平学院电子与信息工程学院信道编码课程设计报告课设名称卷积码编译及译码仿真学生姓名圣鑫学号 32 同组人周妍智专业班级通信1422指导教师潘欣欲一、实验名称基于MAATLAB的卷积码编码及译码仿真二、实验目的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。

本实验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。

三、实验原理1、卷积码编码原理卷积码是一种性能优越的信道编码，它的编码器和解码器都比较易于实现，同时还具有较强的纠错能力，这使得它的使用越来越广泛。

卷积码一般表示为(n,k,K)的形式，即将 k个信息比特编码为 n 个比特的码组，K 为编码约束长度，说明编码过程中相互约束的码段个数。

卷积码编码后的 n 各码元不经与当前组的 k 个信息比特有关，还与前 K-1 个输入组的信息比特有关。

编码过程中相互关联的码元有 K*n 个。

R=k/n 是编码效率。

编码效率和约束长度是衡量卷积码的两个重要参数。

典型的卷积码一般选 n,k 较小，K 值可取较大(>10)，但以获得简单而高性能的卷积码。

卷积码的编码描述方式有很多种：冲激响应描述法、生成矩阵描述法、多项式乘积描述法、状态图描述，树图描述，网格图描述等。

2、卷积码Viterbi译码原理卷积码概率译码的基本思路是:以接收码流为基础，逐个计算它与其他所有可能出现的、连续的网格图路径的距离，选出其中可能性最大的一条作为译码估值输出。

概率最大在大多数场合可解释为距离最小，这种最小距离译码体现的正是最大似然的准则。

卷积码在通信系统中的应用一、基本概念卷积码是一种性能优越的信道编码。

（n，k，N）表示把k个信息比特编程n 个比特，N为编码约束长度，说明编码过程中互相约束的码段个数。

卷积码编码后的n个码元不仅与当前组的k个信息比特有关，而且与前N-1个输入组的信息比特有关。

编码过程中相互关联的码元有N乘以n个。

R/n是卷积码的码率，码率和约束长度是衡量卷积码的两个重要参数。

二、应用卷积码因其编码器he译码器都比较容易实现，同时具有较强的纠错能力，卷积码在通信系统中被广泛采用。

2.1、卷积码在无线通信中的应用在无线信道中，由于环境的影响及外来无线信号的干扰，通信质量较有线信道差许多。

接收机收到的数据会出现随机噪声引起的随机错误和衰弱引起的突发错误，为了提高系统的抗噪声和抗衰弱性能，必须设计合理的信道编译码部分，增加码字的冗余度和码字间的码距，而且要求不仅可以纠正随机错误，更重要的是还可以纠正突发错误。

因此，在无线通信中，信道编码得到了广泛的应用。

这里将以NRF401芯片为通信收发电路来介绍卷积码在无线通信中的应用。

NRF401收发电路芯片，采用蓝牙核心技术，芯片内部包含了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调、多频道切换等功能。

如上图所示，这里介绍了一个采用(2,1,7)的卷积码编码，图为无线通信系统的结构。

无线通信系统的通信距离与传输损耗和接收机灵敏度相关。

传输损耗包括自由空间损耗和其他传输损耗，自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件，自由空间传播损耗与距离和工作频率有关。

下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗：Los是传播损耗，单位为dB；d是距离，单位是km；f是工作频率，单位是MHz。

由上式可见，自由空间中的电波传播损耗只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大1倍时，Los讲分别增加6dB。

下面举例nRF401采用环形低增益天线时的通信距离R的计算：f0=434MHz（）发射功率发射天线增益接收天线增益接收机灵敏度S=-105dBm这是理想状况下的传输距离，实际应用中低于该值，这是因为无线通信受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，将上述损耗的参考值计入上式中，即可计算出近似通信距离。

西南科技大学硕士研究生论文第I页摘要现代通信系统中，由于信道的固有噪声和衰落特性，信号在传输过程中会受到不同程度的干扰，严重时甚至会导致通信失败。

信道编码技术中的FEC（前向纠错）技术是一种能提高传输可靠性的有效手段，现代通信中应用较广泛的、性能较好的级联码通常将卷积码作为内码，RS码作为外码。

卷积码充分利用了各码字间的相关性，且易于实现最佳译码。

viterbi译码算法是一种最大似然译码算法，被认为是卷积码的最优译码算法。

RS码是一种线性分组码又是一种多元码，具有较强的纠正突发错误的能力，RS编译码的运算是基于伽罗华域上的。

本文主要研究了卷积码（2,1,7）和RS（255,223）码。

设计（2,1,7）卷积码时，算法结构由分支度量（BMU），加比选（ACSU），幸存路径存储（SMU）和输出（OUT）单元组成。

采用软判决译码算法，尽量获得最大的译码性能；并采用全并行的ACS结构，提高了数据的吞吐率；在SMU和OUT，去掉了存储输入比特的部分，只存储幸存状态的最后一位，这样减小了RAM的存储空间，改进后约为原来的1/7；回溯译码时，根据幸存状态的最后一位即可准确的实现输出，减少了读取存储器的次数，每个回溯深度减少τ-1次）。

对于RS （255,223），虽然采用软判决译码算法有2~3dB的性能优势，但是译码实现的结构复杂度却很高，所以实际应用中，通常采用实现结构复杂度较低的硬判决译码算法。

修正的无逆RiBM算法减少了译码时延，RS码编译码器设计的流水线结构提高了数据吞吐率。

本文使用卷积码、RS码和卷积交织技术来构造级联码，进一步提高了通信系统抗突发干扰的整体性能。

本文将VHDL作为软件设计语言，完成了卷积码（2,1,7）和RS（255,223）的设计，并在Modelsim中进行功能和时序仿真；硬件调试是在Xilinx公司的芯片Virtex5 xc5vlx30上进行的，结果证明该级联码在无线通信系统中有一定的适用性。

卷积码原理卷积码引言•什么是卷积码？•为什么卷积码在通信领域中被广泛使用？卷积码原理•什么是卷积？•卷积码的基本原理是什么？–生成矩阵–约束长度–码率卷积码编码过程•卷积码的编码是如何进行的？•例子：使用一个具体的卷积码进行编码卷积码解码过程•卷积码的解码是如何进行的？•Viterbi算法的应用•例子：使用Viterbi算法进行卷积码解码卷积码的性能分析•误码率性能分析•与其他编码方案的比较应用场景•卷积码在哪些通信系统中被广泛应用？•具体案例分析：4G和5G通信系统中的卷积码应用结论•卷积码作为一种强大的编码方案，具有很多优势和应用优势。

•无论是在传统通信系统还是新兴的移动通信系统中，卷积码都发挥着重要的作用。

参考文献•[1] 引用参考文献1的内容•[2] 引用参考文献2的内容•…注意：以上仅为文章大纲的示例，实际撰写时需根据相关知识和要求进行补充和扩展。

卷积码引言卷积码是一种编码方法，被广泛应用于通信领域。

它具有良好的纠错性能和较高的编码效率，使得它成为许多通信系统中重要的组成部分。

卷积码原理什么是卷积？卷积是一种数学运算方法，用于描述不同函数之间的相互作用。

在信号处理中，卷积经常用于信号的滤波和信号之间的卷积运算。

卷积码的基本原理卷积码是一种线性时不变系统，其编码过程可以简单概括为将信息通过一系列操作转换为编码输出。

主要由三个部分组成： 1. 生成矩阵：卷积码可以通过生成矩阵定义，生成矩阵包含了码字的生成规则，是卷积码的核心。

2. 约束长度：卷积码的约束长度是指通过前几个输入得到的输出最后几个码元的个数。

它决定了卷积码能够纠错的能力。

3. 码率：码率是指编码输出的比特数与输入比特数的比值，可以根据具体的需求选择。

卷积码编码过程卷积码的编码过程可以简单描述为将输入比特通过生成矩阵进行一系列运算得到输出码元的过程。

下面以一个例子来介绍卷积码的编码过程。

例子：使用一个具体的卷积码进行编码假设有一个卷积码的生成矩阵为：G = [[1, 0, 1], [1, 1, 0]]输入比特序列为：input = [1, 0, 1, 0, 1]则编码过程如下：input: 1 0 1 0 1↓ ↓ ↓ ↓output: 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0通过上述运算，输入比特序列被编码成了输出码元序列。

通信系统中的卷积码编码与译码技术研究近年来，随着通信技术的飞速发展，通信系统的规模逐渐扩大，通信速率不断提高，但通信信道却变得越来越复杂。

在这样的情况下，如何保证通信质量成为了一个亟待解决的问题。

卷积码编码与译码技术作为一种广泛应用于各种通信系统中的错误控制技术，为保障通信质量起到了至关重要的作用。

一、卷积码编码技术卷积码编码技术是一种线性分组码，利用移位寄存器和异或门可以实现。

它可以将输入信息序列编码成一个比特序列，以此达到纠错和误码检测的目的。

在卷积码编码中，输入信息序列经过“编码器”后生成的输出序列是由原输入信息序列和一些约束条件共同构成的。

卷积码编码通常采用生成矩阵或者状态图来进行描述。

其中生成矩阵是通过移位寄存器和异或门来描述卷积码的编码过程，由生成矩阵可以直接推导出卷积码的编码输出系数。

状态图是把卷积码的编码过程表示成有限状态机，从而实现对卷积码的解码。

基于状态图的解码技术可以应用于硬判决译码和软判决译码两种方式。

卷积码编码技术常用于数字通信、无线通信、卫星通信、有线通信等各种通信领域中，例如GSM、CDMA、WIMAX、LTE等通信系统中都采用了卷积码编码技术来实现传输数据的纠错。

二、卷积码译码技术卷积码译码技术是卷积码编码技术的逆过程，即将接收到的比特序列转换为原始比特序列。

前文提到的硬判决译码和软判决译码可以分别用于解码过程中。

硬判决译码是通过与预定义的码字比较，找到最接近接收序列的码字。

这种解码方式主要适用于信噪比较高的通信情况。

而在信噪比较低的情况下，就需要采用软判决译码技术。

软判决译码是通过概率计算得到最有可能的原始比特序列。

这种解码方式可以更好地处理信噪比较低的情况。

卷积码译码技术的速度、复杂度和电路成本等因素也是需要考虑的。

在实际通信中，具体选择哪种译码方式，还需要根据具体的通信场景情况和设计要求进行选择。

三、卷积码编码与译码的应用卷积码编码与译码技术广泛应用于现代通信系统中。

西安邮电学院移动通信实验报告实验名称：卷积编码专业：通信工程系班级：通工0713班姓名：***学号：********实验日期：一、 实验目的1、 对卷积码要掌握2、 根据原理框图计算其输出3、 掌握气生成矩阵4、 熟悉软件实现的算法二、卷积编码原理（2,1,3）卷积编码方框图：（2，1，3）码，n=2 模2加法器个数，k=1 输入维数，m=2 移位寄存器个数，一个转换开关使输出成串行。

对于信息序列()012,,,u u u u =，编码器的两个输出为： (1)(1)(1)(1)012(2)(2)(2)(2)012(,,,)(,,,)c c c c cc c c ==三、编码器输出可以由下式来确定： 01m 01m 01m 01m ∞⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦G G G G G G G G G G G G G 输入U ＝（10111）要求:1）根据图求出G111011111011111011G ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦(1)(2)(1)(2)(1)(2)001122(,,,,,,)c c c c c c c =c =uG2)在给定u的时候计算输出码字C（手工）输出码字为：11 10 00 01 1011101100000011101111101111101111 10 00 01 10 01 113)在给定u的时候计算输出码字C四、 C语言代码如下：#include"stdio.h"#include"iostream.h"void main(){int i;int j;int n;int k;int m;int l;int flag;int num;int b[100];int G[3][6]={{1,1,1,1,1,0},{1,0,1,1,1,1},{1,1,1,0,1,1}};int c[500];cout<<"卷积码(2,1,3)编码方案"<<endl;cout<<"矩阵G:"<<endl;for(i=0;i<=2;i++){for(j=0;j<=5;j++)cout <<G[i][j]<<" ";cout<<endl;}cout <<"input the number of the sequence (<=100):"<<endl;cin >>num;for(i=0;i<num;i++){cin >>b[i];}cout<<"-------------------"<<endl;c[0]=b[0];c[1]=b[0];c[2]=b[0]+b[1];c[3]=b[1];n=3;m=-1;flag=0;i=0;j=0;do{for(k=0;k<=5;k++){m++;for(l=0;l<=1;l++){n++;c[n]=(b[m]*G[i][j]+b[m+1]*G[(i+1)%3][j]+b[m+2]*G[(i+2)%3][j])%2;cout <<"c[n]="<<c[n]<<endl;j=(j+1)%6;if(num<m+2){flag=1;break;}}if(flag==1)break;i=(i+1)%3;}}while(flag==0);for(i=0;i<2*num;i++)cout <<c[i]<<endl;}五、实验分析及心得体会卷积码的应用很广泛。