通信原理与MATLAB(十三):AMI的编解码
2024-05-14 11:39:00
目录
- 1.AMI的的编解码原理
- 1.1 AMI编码原理
- 1.2 AMI解码原理
- 2.AMI编解码的代码
- 3.AMI编解码结果图
- 4.AMI的误码率曲线
- 4.1 原理
- 4.2 AMI的误码率曲线代码
- 4.3 误码率曲线图
1.AMI的的编解码原理
1.1 AMI编码原理
如下图所示，AMI的编码原理:将原始码元的1交替转换成1和-1,0保持不变。
1.2 AMI解码原理
AMI解码原理:将AMI码元中的1和-1转换成1，0转换成0。
如果是经过信道后的AMI码元，那么解码之前先要经过低通滤波器，然后抽样判决后，恢复出AMI码，然后再进行解码。
2.AMI编解码的代码
clear all; % 清除所有变量
close all; % 关闭所有窗口
clc; % 清屏
%% 基本参数
M=10; % 产生码元数
L=100; % 每码元复制L次,每个码元采样次数
Ts=0.001; % 每个码元的宽度,即码元的持续时间
Rb=1/Ts; % 码元速率1K
dt=Ts/L; % 采样间隔
TotalT=M*Ts; % 总时间
t=0:dt:TotalT-dt; % 时间
Fs=1/dt; % 采样间隔的倒数即采样频率%% 产生单极性波形
wave=randi([0,1],1,M); % 产生二进制随机码,M为码元个数
%% AMI编码，将原码中的1交替转换成-1和1,0不变
ami=wave;
a_sign=-1;
for i=1:Mif ami(i)==0continue;elseif ami(i)==1&&a_sign==-1ami(i)=-ami(i);a_sign=1;elseif ami(i)==1&&a_sign==1ami(i)=ami(i);a_sign=-1;end
endfz=ones(1,L); % 定义复制的次数L,L为每码元的采样点数
x1=wave(fz,:); % 将原来wave的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
jidai=reshape(x1,1,L*M); % 产生单极性不归零矩形脉冲波形，将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵x2=ami(fz,:); % 将原来ami的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
ami_tz=reshape(x2,1,L*M); % 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵%% 绘制波形
figure(1); % 绘制第1幅图
subplot(311); % 窗口分割成3*1的，当前是第1个子图
plot(t,jidai,'LineWidth',2);% 绘制基带码元波形，线宽为2
title('基带信号波形'); % 标题
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签
axis([0,TotalT,-0.1,1.1]) % 坐标范围限制subplot(312) % 窗口分割成3*1的，当前是第2个子图
plot(t,ami_tz,'LineWidth',2);% 绘制ami的波形
title('AMI信号波形') % 标题
axis([0,TotalT,-1.1,1.1]); % 坐标范围限制
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签
%% 信号经过高斯白噪声信道
tz=awgn(ami_tz,20); % 信号ami_tz中加入白噪声，信噪比为SNR=20dB
subplot(313); % 窗口分割成3*1的，当前是第1个子图
plot(t,tz,'LineWidth',2); % 绘制2ASK信号加入白噪声的波形
axis([0,TotalT,-1.5,1.5]); % 坐标范围设置
title('通过高斯白噪声信道后的信号');% 标题
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签
%% 解码部分
%% 加噪信号经过滤波器
% 低通滤波器设计
fp=2*Rb; % 低通滤波器截止频率，乘以2是因为下面要将模拟频率转换成数字频率wp=Rb/(Fs/2)
b=fir1(30, fp/Fs, boxcar(31));% 生成fir滤波器系统函数中分子多项式的系数
% fir1函数三个参数分别是阶数，数字截止频率，滤波器类型
% 这里是生成了30阶(31个抽头系数)的矩形窗滤波器
[h,w]=freqz(b, 1,512); % 生成fir滤波器的频率响应
% freqz函数的三个参数分别是滤波器系统函数的分子多项式的系数，分母多项式的系数(fir滤波器分母系数为1)和采样点数(默认)512
lvbo=fftfilt(b,tz); % 对信号进行滤波，tz是等待滤波的信号，b是fir滤波器的系统函数的分子多项式系数
figure(2); % 绘制第2幅图
subplot(411); % 窗口分割成4*1的，当前是第1个子图
plot(w/pi*Fs/2,20*log(abs(h)),'LineWidth',2); % 绘制滤波器的幅频响应
title('低通滤波器的频谱'); % 标题
xlabel('频率/Hz'); % x轴标签
ylabel('幅度/dB'); % y轴标签subplot(412) % 窗口分割成4*1的，当前是第2个子图
plot(t,lvbo,'LineWidth',2); % 绘制经过低通滤波器后的信号
axis([0,TotalT,-1.5,1.5]); % 设置坐标范围
title("经过低通滤波器后的信号");% 标题
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% 抽样判决
pdst=1*(lvbo>0); % 滤波后的向量的每个元素大于0.5为1，小于-0.5为-1，否则为0
for ii=1:length(lvbo)if lvbo(ii)>=0.5pdst(i)=1;elseif lvbo(ii)<=-0.5pdst(ii)=-1;elsepdst(ii)=0;end
end
% 取码元中间时刻值为判决值
panjue=[];for j=(L/2):L:(L*M)if pdst(j)==1panjue=[panjue,1];elseif pdst(j)==-1panjue=[panjue,-1];elsepanjue=[panjue,0];end
endx3=panjue(fz,:); % 将原来panjue的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
huifu=reshape(x3,1,L*M); % 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵subplot(413) % 窗口分割成4*1的，当前是第3个子图
plot(t,huifu,'LineWidth',2) % 画出经过抽样判决后的信号
axis([0,TotalT,-1.1,1.1]); % 设置坐标范用
title("经过抽样判决后的信号")% 标题
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% AMI解码，1和-1对应转换为1，0转换成0
for i=1:Mif panjue(i)~=0dout(i)=1;else dout(i)=0;end
endx4=dout(fz,:); % 将原来dout的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
dout_wave=reshape(x4,1,L*M);% 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵subplot(414) % 窗口分割成4*1的，当前是第4个子图
plot(t,dout_wave,'LineWidth',2)% 画出经过抽样判决后的信号
axis([0,TotalT,-0.1,1.1]); % 设置坐标范用
title("AMI解码后波形") % 标题
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% 绘制频谱
%% 基带信号频谱
T=t(end); % 时间
df=1/T; % 频谱分辨率
N=length(jidai); % 采样长度
f=(-N/2:N/2-1)*df; % 频率范围
mf=fftshift(abs(fft(jidai)));%对信源信号采用快速傅里叶变换并移到矩阵中心
figure(3) % 绘制第3幅图
subplot(211); % 窗口分割成2*1的，当前是第1个子图
plot(f,mf,'LineWidth',2); % 绘制信源频谱波形
title("基带信号频谱"); % 标题
xlabel('频率/Hz'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% AMI信号频谱
sf=fftshift(abs(fft(ami_tz))); % 对AMI信号采用快速傅里叶变换并将0-fs频谱移动到-fs/2-fs/2
subplot(212) % 窗口分割成2*1的，当前是第1个子图
plot(f,sf,'LineWidth',2) % 绘制调制信号频谱
title("AMI信号频谱") % 标题
xlabel('频率/Hz'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% 加入噪声后的频谱
mmf=fftshift(abs(fft(tz))); % 对信号采用快速傅里叶变换并移到矩阵中心
figure(4) % 绘制第4幅图
subplot(211); % 窗口分割成2*1的，当前是第1个子图
plot(f,mmf,'LineWidth',2) % 画出乘以相干载波后的频谱
title("加入噪声后的频谱") % 标题
xlabel('频率/Hz'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% 经过低通滤波后的频谱
dmf=fftshift(abs(fft(lvbo)));%对低通滤波信号采用快速傅里叶变换并移到矩阵中心
subplot(212); % 窗口分割成2*1的，当前是第2个子图
plot(f,dmf,'LineWidth',2) % 画出经过低通滤波后的频谱
title("经过低通滤波后的频谱");% 标题
xlabel('频率/Hz'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签
3.AMI编解码结果图
4.AMI的误码率曲线
4.1 原理
计算某信噪比下的错误的码元个数，然后除以总码元个数，即该信噪比下的误码率。然后更改信噪比，计算新的误码率，一个信噪比对应一个误码率，连点成线。
4.2 AMI的误码率曲线代码
clear all; % 清除所有变量
close all; % 关闭所有窗口
clc; % 清屏
%% 基本参数
M=100000; % 产生码元数
L=100; % 每码元复制L次,每个码元采样次数
Ts=0.001; % 每个码元的宽度,即码元的持续时间
Rb=1/Ts; % 码元速率1K
dt=Ts/L; % 采样间隔
TotalT=M*Ts; % 总时间
t=0:dt:TotalT-dt; % 时间
Fs=1/dt; % 采样间隔的倒数即采样频率%% 产生单极性波形
wave=randi([0,1],1,M); % 产生二进制随机码,M为码元个数
%% AMI编码，将原码中的1交替转换成-1和1,0不变
ami=wave;
a_sign=-1;
for i=1:Mif ami(i)==0continue;elseif ami(i)==1&&a_sign==-1ami(i)=-ami(i);a_sign=1;elseif ami(i)==1&&a_sign==1ami(i)=ami(i);a_sign=-1;end
endfz=ones(1,L); % 定义复制的次数L,L为每码元的采样点数
x1=wave(fz,:); % 将原来wave的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
jidai=reshape(x1,1,L*M); % 产生单极性不归零矩形脉冲波形，将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵x2=ami(fz,:); % 将原来ami的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
ami_tz=reshape(x2,1,L*M); % 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵%% 信号经过高斯白噪声信道
EbN0_dB = -15:1:5;
for i=1:21
tz=awgn(ami_tz,EbN0_dB(i)); % 信号ami_tz中加入白噪声%% 解码部分
%% 加噪信号经过滤波器
% 低通滤波器设计
fp=2*Rb; % 低通滤波器截止频率，乘以2是因为下面要将模拟频率转换成数字频率wp=Rb/(Fs/2)
b=fir1(30, fp/Fs, boxcar(31));% 生成fir滤波器系统函数中分子多项式的系数
% fir1函数三个参数分别是阶数，数字截止频率，滤波器类型
% 这里是生成了30阶(31个抽头系数)的矩形窗滤波器
[h,w]=freqz(b, 1,512); % 生成fir滤波器的频率响应
% freqz函数的三个参数分别是滤波器系统函数的分子多项式的系数，分母多项式的系数(fir滤波器分母系数为1)和采样点数(默认)512
lvbo=fftfilt(b,tz); % 对信号进行滤波，tz是等待滤波的信号，b是fir滤波器的系统函数的分子多项式系数%% 抽样判决
pdst=1*(lvbo>0); % 滤波后的向量的每个元素大于0.5为1，小于-0.5为-1，否则为0
for ii=1:length(lvbo)if lvbo(ii)>=0.5pdst(i)=1;elseif lvbo(ii)<=-0.5pdst(ii)=-1;elsepdst(ii)=0;end
end
% 取码元中间时刻值为判决值
panjue=[];for j=(L/2):L:(L*M)if pdst(j)==1panjue=[panjue,1];elseif pdst(j)==-1panjue=[panjue,-1];elsepanjue=[panjue,0];end
end%% AMI解码，1和-1对应转换为1，0转换成0
for k=1:Mif panjue(k)~=0dout(k)=1;else dout(k)=0;end
end% 计算错误码元数，然后除以总码元数得到误码率
error_num=length(find(dout~=wave));error_rate(i)=error_num/M;endfigure(1)
semilogy(EbN0_dB,error_rate,'-ob');% 绘制误码率曲线
xlabel('Eb/n0'); % x轴标签
ylabel('BRE'); % y轴标签
title('AMI的误码率曲线') % 标题4.3 误码率曲线图
通信原理与MATLAB(十三):AMI的编解码相关推荐
- 【字符设备驱动】 -- NEC红外通信原理|红外协议|红外驱动|红外编解码|红外遥控器...
目录 1. 红外基本介绍: 红外线的特点 红外线发射和接收 2.NEC协议介绍: NEC的数据格式: NEC协议中数据(DATA)段编码: NEC协议典型脉冲链: NEC载波调制: NEC载波解调: ...
- simulink 汉明码 用法_通信原理及MATLAB/Simulink仿真
通信原理及MATLAB/Simulink仿真 作 者:张水英,徐伟强 著 出版时间:2012 丛编项:21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·高校系列 内容简介 <21世纪高等院校信息与通信工程 ...
- 通信原理与MATLAB(十四):HDB3的编解码
目录 1.HDB3码的编码原理 2.HDB3码的解码原理 3.HDB3码的编解码的代码 4.HDB3码的误码率曲线 4.1原理 4.2 HDB3码的误码率曲线的代码 4.3 HDB3码的误码率曲线图 ...
- 基于matlab的通信原理,基于Matlab的通信原理
基于Matlab的通信原理Tag内容描述: 1.基于基于 MATLABMATLAB 的眼图仿真的眼图仿真 及其与通信实验箱之结果的比较及其与通信实验箱之结果的比较 摘要摘要 通信实验往往可以从硬件和软 ...
- 【全套完结】通信原理----全套Matlab仿真实验报告
目录 实验一.基于Matlab的模拟信号的调制和解调 实验二.角度调制实验 实验三.数字基带码型产生实验 实验四.数字基带信号的眼图实验 实验五.基于Matlab的2ASK和2FSK调制解调 实验六. ...
- 通信原理抽样定理MATLAB实验报告,通信原理抽样定理实验报告
与<通信原理抽样定理实验报告>相关的范文 通信原理软件实验报告 学 院:信息与通信工程学院 班 级: 班内序号: 学生姓名: 学 号: 实验二 时域仿真精度分析 一[实验目的] 1. 了解 ...
- 基于matlab的正交振幅调制与解调,通信原理与matlab仿真 第一章 BPSK调制解调器（1）...
BPSK数字调制是相移键控PSK的一种,利用载波的相位变化来反映数字信号,载波的振幅和频率均不变化.PSK应用很广泛,抗噪声性能比ASK和FSK要好,频带利用率较高.PSK信号非常适合在卫星通信中使用 ...
- 通信原理与MATLAB(九):DPSK的调制解调
目录 1.差分编解码原理 1.1差分编码原理 1.2差分解码原理 2.DPSK的调制原理 3.DPSK的相干解调原理 4.DPSK的代码(相干解调) 5.结果图(相干解调) 6.DPSK的差分解调原理 ...
- php与单片机通信,通过单片机的无线通信软件实现编解码的解决方
随着无线通信芯片技术的发展,越来越多的便携式或电池供电的无线传输设备进入人们日常生活中.例如,遥控车门开关(RKE)系统.汽车轮胎压力监视系统(TPMS).无线内窥镜系统.蓝牙技术等.利用单片机和无线 ...
最新文章
- Java中的50个关键字
- Android 项目结构说明
- setwindowpos怎么改变z序_置顶窗口SetWindowPos()的用法
- 51 java_51javacms
- Spring+Mybatis多数据源配置（三）——Spring如何获取Properties文件的信息
- android 文件选择器_Android 开发 打开系统文件、图片、视频等 实现单选多选功能...
- html 图片剪裁压缩,HTML5 canvas实现图片拉伸、压缩与裁剪
- 从源码说说dispatchTouchEvent与onTouchEvent的关系以及OnTouchListener的用法
- android gone动画_Android动画之淡入淡出
- 基于JAVA+SpringMVC+Mybatis+MYSQL的企业客户管理系统
- 08-04 性能测试--复杂情景设计
- python获取数据库列名_如何用Python从SQL中提取出涉及到的表名、列名？
- 【TS】GARCH模型(1)
- 五险一金 ，即将毕业的每个人都看看吧
- 计算机考试准考证没有照片
- hdiraw多点分析,使用getevnt进行上报
- 勾股定理的证明（转载）
- 外贸推广方式有哪些，外贸推广怎么做
- 交易码 MWS X7 会计科目表 XXX 没有在表 T030K 中定义/交易码 VST J2 会计科目表 XXX 没有在表 T030K 中定义
- linux 文件中查找内容