简介

本例演示了一个由随机二进制源、卷积编码器、BPSK调制器、加性高斯白噪声(AWGN)通道和维特比解码器组成的通信系统的仿真。该示例演示了如何运行模拟以获得比特误码率(BER)曲线，并将这些曲线与理论边界进行比较。

初始化

带穿孔的卷积编码

创建comm.ConvolutionalEncoder系统对象™，码率1/2，约束长度7。该编码器采用一比特符号作为输入，生成两比特符号作为输出。如果假设3位消息字作为输入，那么编码器将生成6位码字输出。

convcoder = comm.ConvolutionalEncoder(poly2trellis(7， [171 133]));

指定一个穿刺模式，使用穿刺模式向量[1;1;0;1;1;0]从之前的1/2率代码创建一个3/4率代码。穿刺模式向量中的1表示位置1、2、4和5的位被传输，而0表示位置3和6的位被穿透或从传输信号中删除。穿孔的效果是，现在，对于每3位的输入，穿孔的代码产生4位的输出(相对于穿孔之前产生的6位)。这将导致速率为3/4的代码。在本例中，穿刺模式向量的长度必须是6的整数倍，因为3位输入由1/2卷积编码器转换为6位输出。

要在卷积编码器系统对象中设置所需的穿刺模式，hConvEnc,设置PuncturePatternSource财产财产和PuncturePattern财产[1; 1, 0, 1, 1, 0]．

convEncoder。PuncturePatternSource =“属性”；convEncoder。PuncturePattern = [1; 1, 0, 1, 1, 0];

调制器和通道

初始化调制顺序变量，米，到2，以使用二进制相移键控调制在信道上传输所编码的数据。

M = 2;

创建一个comm.AWGNChannel系统对象。设置NoiseMethod的通道属性信噪比(Eb/No)以每比特能量与噪声功率谱密度比(Eb/No)指定噪声级别。在运行模拟时，通过改变Eb/No比值的值来测试编码系统的不同值EbNo属性。BPSK调制器的输出产生单位功率信号;设置SignalPower1瓦特。手边的系统处于符号速率;设置SamplesPerSymbol属性为1。

频道= comm.AWGNChannel (.．.NoiseMethod =信噪比(Eb/No)，.．.SignalPower = 1,.．.SamplesPerSymbol = 1);

维特比解码与去刺

配置一个comm.ViterbiDecoder对象，因此它解码为卷积编码器指定的穿孔代码。此示例假设对Viterbi解码器的输入是未量化的，因此设置InputFormat财产Unquantized．

vitDecoder = comm.ViterbiDecoder (.．.poly2trellis(7, 133年[171]),.．.InputFormat =“Unquantized”）;

一般来说，用于卷积编码器和维特比解码器的穿刺模式向量必须相同。要指定穿刺模式，请设置PuncturePatternSource财产财产．设置PuncturePattern属性设置为用于卷积编码器的相同穿刺模式向量。

由于穿孔位不被传输，因此没有信息来指示它们的值。结果，解码过程忽略了它们。

vitDecoder。PuncturePatternSource =“属性”；vitDecoder。PuncturePattern = convEncoder.PuncturePattern;

对于速率为1/2且没有穿孔的代码，通常将Viterbi解码器的回溯深度设置为接近40的值。解码穿孔码需要一个更高的值，以便给解码器提供足够的数据来解决穿孔引起的歧义。本例使用了96的回溯深度。方法设置此值TraceBackDepth财产。

vitDecoder。TracebackDepth = 96;

计算错误率

创建一个comm.ErrorRate比较已解码位与原始传输位的系统对象。错误率计算器对象的输出是一个三元素向量，包含计算的误码率(BER)、观察到的错误数量和处理的比特数量。维特比译码器在输出译码位流中创建一个等于回溯长度的延迟。考虑到这种延迟设置ReceiveDelay属性将错误率计算器系统对象设置为96。

errorCalc = comm.ErrorRate (.．.ReceiveDelay = vitDecoder.TracebackDepth);

流处理循环

分析了不同噪声水平下穿孔编码系统的误码率性能。

未编码和已编码Eb/No比值值

通常，根据在通道编码器输入端可用的每比特能量与噪声功率谱密度比(Eb/No)的值来测量系统性能。这样做的原因是这个数量直接由系统工程师控制。分析Eb/No值在2到5 dB之间的编码系统的性能。

EbNoEncoderInput = 2:0.5:5;在dB %

进入AWGN信道的信号是经过编码的信号。转换Eb/No值，使其与编码器输出的能量比相对应。如果你向编码器输入3位，得到4位输出，那么能量关系由3/4速率给出如下:

EbNoEncoderOutput = EbNoEncoderInput + 10*log10(3/4);

模拟循环

为了获得误码率的性能结果，通过通信系统传输3000位帧。对于每个Eb/No值，在达到特定数量的错误或传输时停止模拟。为了提高结果的准确性，增加目标误差数或最大传输数。

frameLength = 3000;%此值必须是3的整数倍targetErrors = 300;maxNumTx = 5 e6;

分配内存来存储结果，然后遍历已编码的Eb/No值。模拟需要几秒钟时间才能完成。

BERVec = 0(3、长度(EbNoEncoderOutput));为n=1:length(EbNoEncoderOutput) reset(errorCalc) reset(召集人)reset(vitDecoder)通道。EbNo = EbNoEncoderOutput (n);而(BERVec(2,n) < targetErrors) && (BERVec(3,n) < maxNumTx) data = randi([0 1]，frameLength,1);%生成二进制帧对数据进行卷积编码encData = convEncoder(数据);调制编码的数据modData = pskmod (encData 2);将调制信号通过AWGN通道channelOutput =通道(modData);%传递信道的实部%复输出为未量化的%输入维特比解码器。decData = vitDecoder(真正的(channelOutput));计算和累积错误BERVec (:, n) = errorCalc(数据,decData);结束结束

将结果与理论曲线进行比较

我们比较模拟结果使用近似的比特误码率为一个穿孔码为每个[1]。中的Eb/No值的和的前七项，下面的命令计算这个边界的近似值2:0.5:5．用于nerr的值见[2]的表2。

dist = 11;Nerr = [42 201 1492 10469 62935 379644 2253373];codeRate = 3/4;绑定=.．.nerr *(1/6) *误差补函数(√codeRate *(10.0。^ ((2:.02:5)/ 10))* dist))的;

阴谋的结果。如果为模拟指定的目标错误数或最大传输数太小，曲线拟合算法可能会失败。

berfit (EbNoEncoderInput BERVec (1:));%曲线拟结果持有在；semilogy((2: .02:5)绑定,‘g’）;%的理论结果传奇(.．.“经验系统”，.．.“适合模拟误码率”，.．.“误码率的理论界限”轴([1 6 10^-5 1])

在某些情况下，在较低的误码率下，模拟结果似乎表明误码率略高于界限。这是由模拟方差(如果观察到的错误少于500位)或解码器中有限的回溯深度造成的。

总结

我们利用几个System对象来模拟一个具有卷积编码和穿孔的通信系统。我们对系统进行了模拟，以获得不同Eb/No比值值下的误码率性能。将误码率结果与理论边界进行了比较。

选定的参考书目