基于matlab的信道编码仿真
模块产生的原始信号输入到Error Rate Calculator(误比特率统计模块)中，统计得到的数据一方面通过Display(显示模块)显示出来，另一方面通过一个Selector(选择器)把其中的第一个元素(即编码信号的误比特率)保存到工作区变量BitErrorRate中。信宿模块如下图5.3.3所示。
图5.3.3 信宿模块Sink
各关键模块参数设置如表5.5、表5.6所示。
表5.5 BPSK Demodulator Baseband(二进制相位解调模块)的参数设置
参数名称 模块类型 Phase offset(rad) Decision type Output data type 参数值 BPSK Demodulator Baseband 0 Hard decision Inherit via internal rule
表5.6 Viterbi Decoder(维特比译码器)的参数设置
参数名称 模块类型 Trellis structure Decision type Treceback depth Operation mode Viterbi Decoder 参数值 poly2trellis(7, [171 133]) Hard decision 1000 Truncated 21
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将此完整设计保存，命名为convh.mdl，如下图5.3.4
图5.3.4 完整设计
5.3.2简化维特比译码器的仿真
为了验证译码模块的正确性，便让其进行最简模式运行，为此，临时设计一个简化信号系统，关闭信道噪声，不进行二进制相位的调制与解调，去掉误比特率统计模块。为了能看到输入二进制码和译码输出二进制码，增加了两个To Workspace(结果输入到工作区模块)，整个系统模块框图如图5.3.5所示。
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图5.3.5 简化译码模块框图
同时，为了便于观察，将Bernoulli Binary Generator(贝努利二进制序列产生器)的参数设置为如表5.7所示，以产生简单的15位二进制随机码，也将Viterbi Decoder的Trceback depth值改为5。将To Workspace1模块和To Workspace模块的变量名分别设置为pdata和data。
表5.7 简化译码模块的Bernoulli Binary Generator的参数设置
参数名称 模块类型 Probability of zero Initial seed Sample time Frame-based output Samples per frame 运行仿真(
参数值 Bernoulli Binary Generator 0.5 5 10 Checked 5 )，在matlab的命令窗口中输入pdata和data分别得到相应
的二进制序列。对所得序列分别截图，可得如下所示结果。可见，译码器能够正确进行译码，所设计简化译码器正确，因而，从理论上可推导，原设计正确。 >> data data = 1 1 0 1 1 >> pdata pdata = 1 1 0
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5.3.3卷积码译码器的误码率分析
编制M文件convolutionh.m，使convh.mdl在不同的信噪比条件下重复执行前面建立的项目convh.mdl。然后绘制信道的信噪比与编码信号误比特率之间的关系曲线图。 M文件代码如下： %x表示信噪比 x=-10:5;
%y表示信号的误比特率 y=x;
%准备一个空白图形 hold off;
%重复运行convh.mdl，检验不同条件下硬判决译码的性能 for i=1:length(x)
%信道的信噪比依次取x中的元素 SNR=x(i);
%运行仿真程序，得到的误比特率保存在工作区变量BitErrorRate中 sim('convh');
%计算BitErrorRate的均值作为本次仿真的误比特率 y(i)=mean(BitErrorRate); end
%绘制x和y的关系曲线图，纵坐标采用对数坐标 semilogy(x,y); %保持已经绘制的图形 hold on
执行此M文件，得到如下图5.3.4所示的关系曲线图，由此图可见，随着信道信噪比的提升，维特比译码所得结果的误比特率越低，信道的可信度越高，信
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噪比在大于-2时信道的误码率开始明显降低。
图5.3.3viterbi译码器对高斯白噪声信道的误码率曲线图
5.4卷积编码器在二进制对称信道（BSC）中的性能
二进制对称信道模块的一个主要用途是用于检验编码的纠锗和检错性能，因为它能够方便地建立信道误比特率与编码信号的误比特率之间的关系。本节以卷积编码为例介绍卷积编码器在二进制信道中的传输性能。
卷积编码器以其优良的纠锗性能在移动通信系统中得到了广泛的应用。Is-95的前向信道和反向信道都采用了卷积编码器，这些卷积编码器的约束长度都是9，码率等于1/2或1/3。对于反向业务信道(即从移动台到基站方向的信道)，速率集1(Rate Set1)采用码率为1/3的卷积编码器(3个码生成多项式分别等于八进制数557、663和711)，速率集2(Rate set 2)则采用码率为1/2的卷积编码器(码生成多项式分别等于八进制数753和561)。在本实例中我们将使用反向全速业务倍道(数据传输速率等于9600bit/s)速率集1的卷积编码器。图5.4.1所示是本实例的系统组成框图。
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