AWGN信道下线性分组码性能研究与仿真

北京邮电大学世纪学院毕业设计(论文)题 目 AWGN 信道下线性分组码 性能研究与仿真 学 号 0125 学生姓名 专业名称 通信工程 所在系（院） 通信与信息工程系 指导教师 李殷 2013 年 5 月 30 日北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）任务书姓名 学号 0125 专业 通信工程 系（院） 通信与信息工 程系设计（论文）题目 AWGN 信道下线性分组码性能研究与仿真题目分类 工程设计； 工程技术研究； 软件工程（如 CAI 课题等）； 专题研究；艺术设计； 其他 题目来源 自然科学基金与部、省、市级以上科研课题； 企、事业单位委托课题； 院级课题； 自拟课题 其他 指导教师（指导教师组组长及成员姓名） 职 称 工作单位 备注李殷 讲师 北京邮电大学世纪学院 组长毕业设计(论文)的内容和要求：信道编码是为了改善数字通信系统的传输质量。由于实际信道存在噪声或干扰，发送码元和接收码元之间可能会存在差异，这种差异被称为差错。一般来讲，信道噪声和干扰越大，码元产生差错的概率也就越大。这就要求我们探索一类能够最大限度保证信息传输的可靠性的编码方式，使得传输差错尽可能小。从信道编码的构造方法来看，其基本思路是根据一定的规律在待发送的信息码中加入一些多余的码元，以保证传输过程的可靠性。而信道编码的任务就是构造出以最小冗余度换取最大抗干扰性能的“好码” 。本课题要求：1、研究通信信道的特性；2、信道编码的基本原理；3、线性分组码基本理论，循环码的性能；4、用 MATLAB 仿真 AWGN 信道下线性分组码性能；应完成的工作和提交材料要求： 开题报告：3000 字左右； 论文的中文摘要：200-300 字左右，包含关键词，并译成英文。英文摘要以 250 个左右实词为宜； 论文正文不少于 15000 字； 尽量结合课题，翻译 1500 汉字以上的有关技术资料或专业文献； 参考文献中，主要的文献应达到 10 篇以上，其中外文文献在 2 篇以上。主要参考文献（参考文献不少于 4 篇，参考文献目录按 GB/T77142005 的要求填写）：1邓华等. MATLAB 通信仿真及应用实例详解M.北京:人民邮电出版社，2003. 2徐明远，邵玉斌。MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2005。 3樊昌信.通信原理第 6 版M.北京：国防工业出版社，2006.4吴伟陵.信息处理与编码M.北京：人民邮电出版社，2005.5王新梅.纠错码原理与方法M.西安：电子科技大学出版社，1991.6McEliece R.J The Theory of Information and CodingM. Addision-Wesley PublishingCompany,Inc,19977John G.Proakis.Digital Communications(4th ed.)影像版M.北京：电子工业出版社，2001.毕业设计（论文）进度计划（从正式启动时间开始，以周为单位填写）：第 1 周-第 2 周 课题调研、查资料、撰写开题报告第 3 周 根据查询的资料确定总体设计思路，完成开题报告并上交.第 4 周-第 7 周 毕业设计单元部分研究,并设计出整体框架第 8 周 完成论文中期检查报告第 9 周-第 15 周 资料整理，撰写毕业论文；上交毕业设计论文，指导教师审查评阅设计报告，毕业设计答辩资格审查。学生修改毕业设计论文，准备答辩。第 16 周 进行毕设答辩。指导教师签字： 日期： 年 月 日教学单位意见审核人签字： 年 月 日 北京邮电大学世纪学院毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文） ，题目AWGN 信道下线性分组码性能研究与仿真是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 毕业设计（论文）使用权的说明本人完全了解北京邮电大学世纪学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；学校可允许论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容。本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： I题目 AWGN 信道下线性分组码性能研究与仿真 摘要差错控制编码技术是为提高数字通信系统的可靠性而建立的一门信息处理技术，自 20 世纪 50 年代诞生以来，已经经历了 50 余年的发展和演变。而今，随着信息时代的到来，它也作为一项标准技术被广泛采用。鉴于线性分组码在差错控制编码领域的基础性作用，本文以 Hamming 码、BCH 码为例，着重研究了几种典型的线性分组码在加性高斯白噪声信道下的传输性能。本文从理论出发，首先对差错控制编码的相关知识和目前广泛应用的几种线性分组码做了简单介绍，然后引入生成矩阵与校验矩阵以及生成多项式等概念，详细说明了其编译码原理。仿真测试方面，运用“矩阵实验室”Matlab/Simulink 编写代码绘制出已编码和未编码两种情况下，这类码字的信噪比与误比特率关系曲线。最后，基于前面的实验结果，计算出编码增益这一重要性能指标，并通过分析数据得出结论。关键词： 差错控制编码 线性分组码 信噪比 误比特率 编码增益IITitle Research and Simulation of the Linear Block Codes Performance under the AWGN channelAbstract A Coding Technology of Error Control is an information processing technology to improve the reliability of digital communication systems. Since its inception in the 1950s, it has experienced 50 years of development and evolution and now it has been widely adopted as a standard technology with the arrival of the information age. Given the linear block codes fundamental role in the field of error control coding, this paper focuses on the linear block codes transmission performance which is under the additive white Gaussian noise and take Hamming code, BCH code as examples to elaborate. Starting from the theory, we have done a simple introduction of several widely used linear block code and a detailed description of the encoding and decoding principle by introducing the generator matrix and parity check matrix. Thus, we can establish a transmission system model and write code to draw out several relationship curves between the signal-to-noise ratios (SNR) and bit error rate concerning code and uncode by MATLAB. Finally, we calculate the important performance indicators “coding gain”, basing on the results of the previous experiment. Thus, the conclusion is obtained.Keywords: error control coding linear block code signal-to-noise ratio bit error rate coding gainIIIIV目录1. 前言 .11.1 背景和意义 .11.2 线性分组码的发展历史与研究现状 .21.3 论文内容概述 .32. 编码理论简介 .42.1 差错控制系统 .42.2 差错控制码的分类 .42.3 编码信道模型 .52.4 汉明距离 .62.5 信道容量和信道编码定理 .72.5.1 信道容量 .72.5.2 信道编码定理 .72.6 小结 .83. 线性分组码的编码和译码 .93.1 概念和描述方法 .93.1.1 概念 .93.1.2 线性分组码与生成矩阵 .93.1.3 线性分组码与校验矩阵 .103.2 编译码过程分析 .103.2.1 线性分组码的编码 .103.2.2 线性分组码的译码 .113.3 Hamming 码的设计与编解码过程分析 .113.3.1 Hamming 码简介 .113.3.2 (7,4)汉明码的设计 .123.4 循环码及其描述方法 .153.4.1 概念 .153.4.2 循环码的表示 .163.4.3 循环码的编码 .17V3.4.4 循环码的译码 .183.5 循环码的设计与编译码过程分析 .183.5.1 (7,3)循环码的设计 .183.5.2 (15,5)BCH 码的设计 .213.6 小结 .244. 线性分组码的传输性能研究 .254.1 差错控制编码的性能估计 .254.1.1 编码增益的提出 .254.1.2 线性分组码的性能限 .