无线通信信道编码matlab仿真

现给出循环码及卷积码的编解码程序，理解各程序，完成以下习题。将程序运行结果及各题目的解答写入word中：1.用matlab运行书上习题中的“clockcode.m”（a）说明（7，4）码的纠错检错方法（b）在程序中标注“注释”处加上注释（英文或中文）（c）对于编码和未编码的情况，误比特率为1e-2、1e-3及1e-4时的Eb/N0分别是多少？（d）从物理意义上说明编码增益问题（e）当采用（15，11）码时，观察与（7，4）码相比编码增益的变化。解：clockcode.m程序运行结果如下：01234567891010-510-410-310-210-1100BEREb/N0[dB]uncodedcoded(a)纠错方法：首先将接收且进行判决过后的值进行分组，每7个二进制码为一组，视为一个向量。用这一向量乘以一致校验矩阵H，得到生成伴随式矢量s。若s=0，则认认为没有错，直接输出。若s与HT的某一列相同，即有着相同的错误图样，则将收到的该位取反（即进行模二加），进行纠错，将纠错后的结果输出。(b)clockcode.m程序：data1=rand(1,nd)0.5;%注释：产生信源数据x=encode(data1);%%注释：对信源数据进行信道编码sigma=E/sqrt(2*SNR);%注释：能量归一化sigma1=E/sqrt(2*SNR*code_rate);%注释：能量归一化data2(i)=-E+Gngauss(sigma);%注释：对未编码的信号进行BPSK调制，同时加入加性高斯白噪声data2(i)=E+Gngauss(sigma);%注释：对未编码的信号进行BPSK调制，同时加入加性高斯白噪声data3(i)=-E+Gngauss(sigma1);%注释：对编码后的信号进行BPSK调制，同时加入加性高斯白噪声data3(i)=E+Gngauss(sigma1);%注释：对编码后的信号进行BPSK调制，同时加入加性高斯白噪声demodata1=data20;%注释：过零比较判决，大于零判为1码，反之判为0码noe2=sum(abs(data1-demodata1));%注释：统计误码个数nod2=length(data1);%注释：统计发送的码的个数ber(snr_num)=noe/nod;%注释：误码率=误码个数/发送个数encode.m程序：temp=data1(4*i-3:4*i);%注释：从data1（信源）中取数，每次取4个cyctemp=temp*G;%注释：结合下一条语句完成对4位二进制数的编码cyctemp=mod(cyctemp,2);%注释：结合上一条语句完成对4位二进制数的编码;前一条完成了x=uG,本条将生成的x变成二进制的结果encode(7*i-6:7*i)=cyctemp;%注释：将编出的7位码存放到输出数组中decode.m程序：temp=x(7*j-6:7*j);%注释：从待译码的序列中取出7个数s=temp*Ht;%注释：利用一致校验矩阵生成生成伴随式矢量if(s==Ht(k,:))%注释：若S和Ht中的某一行相同，即有着相同的“错误图样”temp(k)=mod(temp(k)+1,2);%注释：就将收到的某一位进行模2加，进行纠错。decode(1,4*i-3:4*i)=decode1(1,7*i-6:7*i-3);%注释：将完成译码的值输出(c)将Eb/N0总结如下表Eb/N0(dB)未编码经过编码1e-24.34.51e-36.56.81e-48.38.2(d)如下图：图中的Gcode即为编码增益，它表示了在相同的误码率下，经过编码的信息需要更低的信噪比就可以被正确的接收。相比于没有编码的情况，接收端相当于获得了Gcode这样一个数量的增益。(e)2.针对题目1中的clockcode.m，(a)若信道使信号幅度呈瑞利衰落，画出编码与未编码的Eb/N0---误比特率曲线，说明与题目1观察结果的异同，并说明原因。(b)若信道使信号幅度呈莱斯衰落，画出编码与未编码的Eb/N0---误比特率曲线，更改K值的大小，观察曲线的现象，能得出什么结论。解：(a)改写clockcode.m程序，另存为clockcode_reyleigh.m。主程序中将高斯信道的部分改为如下的瑞利信道：fori=1:ndn=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+1j*randn(1,nd)];h=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+1j*randn(1,nd)];%Rayleighchannelif(data1(i)==0),data2(i)=-E.*h(i)+sigma.*n(i);%注释：对未编码的信号进行BPSK调制，同时通过瑞利信道data2(i)=data2(i)./h(i);elsedata2(i)=E.*h(i)+sigma.*n(i);%注释：对未编码的信号进行BPSK调制，同时通过瑞利信道data2(i)=data2(i)./h(i);end;end;n=zeros(1,nd);h=n;%清空h与nfori=1:length(x)n=1/sqrt(2)*[randn(1,i)+1j*randn(1,i)];h=1/sqrt(2)*[randn(1,i)+1j*randn(1,i)];%Rayleighchannelif(x(i)==0),data3(i)=-E.*h(i)+sigma.*n(i);%注释：对编码后的信号进行BPSK调制，同时通过瑞利信道data3(i)=data3(i)./h(i);elsedata3(i)=E.*h(i)+sigma.*n(i);%注释：对编码后的信号进行BPSK调制，同时通过瑞利信道data3(i)=data3(i)./h(i);end;end;仿真结果如下(k=10)01234567891010-310-210-1BEREb/N0[dB]uncodedcodedK=5时:01234567810-510-410-310-210-1BEREb/N0[dB]赖斯信道未编码赖斯信道经过编码K=20时：01234567810-510-410-310-210-1BEREb/N0[dB]赖斯信道未编码赖斯信道经过编码可以得到两点结论：（1）和高斯信道相比，经历瑞利衰落的信道在相同的信噪比下误码率会高很多。（2）和高斯信道相比，经历瑞利衰落的信道经过编码会获得更高的编码增益。(b)改写clockcode.m程序，另存为clockcode_rician.m。主程序中将高斯信道的部分改为如下的瑞利信道：n=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+1j*randn(1,nd)];h=1/sqrt(2)*[randn(1,nd)+1j*randn(1,nd)];%Rayleighchannelh1=sqrt(K/(K+1))+sqrt(1/(K+1)).*h;fori=1:ndif(data1(i)==0),data2(i)=-E.*h1(i)+sigma.*n(i);%注释：对未编码的信号进行BPSK调制，同时经历赖斯信道data2(1)=data2(1)./h1(i);elsedata2(i)=E.*h1(i)+sigma.*n(i);%注释：对未编码的信号进行BPSK调制，同时经历赖斯信道data2(1)=data2(1)./h1(i);end;end;n=1/sqrt(2)*[randn(1,length(x))+1j*randn(1,length(x))];h=1/sqrt(2)*[randn(1,length(x))+1j*randn(1,length(x))];%Rayleighchannelh1=sqrt(K/(K+1))+sqrt(1/(K+1)).*h;fori=1:length(x)if(x(i)==0),data3(i)=-E.*h1(i)+sigma.*n(i);%注释：对编码后的信号进行BPSK调制，同时经历赖斯信道data3(i)=data3(i)./h1(i);elsedata3(i)=E.*h1(i)+sigma.*n(i);%注释：对编码后的信号进行BPSK调制，同时经历赖斯信道data3(i)=data3(i)./h1(i);end;end;仿真结果如下：01234567810-510-410-310-210-1BEREb/N0[dB]赖斯信道未编码赖斯信道经过编码可以发现，与瑞利信道相比，在信噪比下，赖斯信道中的误码率更低，这是因为在赖斯信道中存在一个直射分量（本例中，K=10）。同时，与瑞利信道类似的，经历赖斯信道的通信经过编码后也会获得更高的编码增益。3．bpskh.m为（2，1，7）卷积码采用硬判决译码时在AWGN中的误比特性能的仿真主程序，用matlab运行主程序bpskh.m，将运行结果写入word文档中，并回答以下问题（tblen为回溯长度）：（a）在标识注释处注释（中文或英文）（b）在误比特率Pb=10-5处，硬判决的编码增益（与未编码比较）（c）详细的解释以下函数（包括函数用法，意义，参数设置等方面）trellis=poly2trellis(constlen,codegen)expVitBER=bercoding(EbNo,'conv','hard',codeRate,dspec)、msg_rx=awgn(msg_tx,EsN0-10*log10(1/codeRate))hMod=modem.pskmod('M',M,'PhaseOffset',pi/4,'SymbolOrder','Gray','InputType','Bit')msg_tx=modulate(hMod,msg_enc)hDemod=modem.pskdemod('M',M,'PhaseOffset',pi/4,'SymbolOrder','Gray','OutputType','Bit')msg_demod=demodulate(hDemod,msg_rx);（d）要保证性能没有显著下降，tblen至少应为多少；解：程序运行结果如下图:44.555.566.577.5810-810-710-610-510-410-310-210-1Eb/No(dB)BERPerformanceforR=1/2,K=7Conv.CodeandBPSKwithHardDecisionUnionBoundSimulationResultsuncodecodechannelresults(a)trellis=poly2trellis(constlen,codegen);%注释：生成一个包含有编码器信息结构体dspec=distspec(trellis,7);%注释：由上一语句的结果计算编码器的最小距离等信息，同样也会生成一个结构体depecexpVitBER=bercoding(EbNo,'conv','hard',codeRate,dspec);%注释：得到在Eb/No的信噪比下，采用卷积码编码，硬判决，在加性高斯白噪声信道中%的误码率的上界或者是估计值。rand('state',seed(1));randn('state',seed(2));%注释：使用种子数生成一个均匀分布的随机数，一个正态分布的随机数msg_enc=convenc(msg_orig,trellis);%注释：将信源序列进行卷积码的编码，编码器的参数由第二个函数参数trellis决定。hMod=modem.pskmod('M',M,'PhaseOffset',0,...'SymbolOrder','Gray','InputType','Bit');%注释：生成一个调制的“模型”hMod，该模型可供后面的modulate函数调用。%具体的，生成模型为二进制的，不带相位偏%移，符号顺序采用格雷码，输入按照比特来%处理的PSK调制器msg_tx=modulate(hMod,msg_enc);%注释：对卷积码编码后的序列进行PSK调制。msg_rx=awgn