通信原理与MATLAB(十四):HDB3的编解码
2024-05-14 01:10:48
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
1.HDB3码的编码原理
如下图所示，HDB3编码的步骤：
(1)原码中连0的个数小于等于3，则和AMI编码规则一样；
(2)连0的个数大于3,时，则将4个连0化为一小节，用B00V替代；
(3)第一个B一般为0，判断V,B之间1的个数，如果为奇数，B为0，如果为偶数，B为B;
(4)第一个非0数为-1，V和它前面一个非0数极性相同，V,B之间的1从V开始极性交替，B和它前一个非0数极性相反。
例如
2.HDB3码的解码原理
如下图，HDB3码解码的步骤：
(1)判断HDB3码中连0的个数；
(2)连0的个数为3，并且3个0前后的数极性相同，则将3个0后的数都置0；
(3)连0的个数为2，并且2个0前后的数极性相同，则将2个0前后的数都置0；
(4)将+1或者-1都变换成1,0为0。
3.HDB3码的编解码的代码
clear all; % 清除所有变量
close all; % 关闭所有窗口
clc; % 清屏
%% 基本参数
M=20; % 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
%% HDB3编码
codeSn = wave;
count = 0; %用来记录 连0 的个数
% 将四个连0用B00V取代
for i = 1:Mif(codeSn(i) == 1)count = 0; %遇到1 连0的计数器清零elsecount = count + 1;if count == 4 % 0000 转成取代节，2代表V，3代表BcodeSn(i) = 2; % 第四个0为V，第一个0为BcodeSn(i-3) = 3;count = 0; %计数清零endend
endflagB = 1;
count_1 = 0; % 计数V,B之间的1的个数
pV = 0; % 存储V的位置
pB = 0; % 存储B的位置for i = 1:Mif (codeSn(i) == 3) && (flagB == 1) codeSn(i) = 0; % 将第一个B 置 0flagB = 0;endif codeSn(i) == 2 % 找到前一个取代节的VpV = i;else if codeSn(i) == 3 % 找到后一个取代节的BpB = i;endendif(pB > pV)for j = pV+1 : pB-1 % 不要将B 和 V的值包含进去count_1 = count_1 + codeSn(j); %计算两个之间 1 的个数endif mod(count_1 , 2) == 1 % 奇数个，B为0codeSn(pB) = 0;elsecodeSn(pB) = 1; % 偶数个，B为1end%将变量归零，等待下一次找两个取代节的成功pV = 0;pB = 0;count_1 = 0;end
end%统一确定极性
even = 0; % 用来翻转 1 的极性
evenV = 0;% 用来翻转 V 的极性for i = 1:Mif codeSn(i) == 1codeSn(i) = -1; %第一个 1 转成 -1 break;end
endfor i = 1:Mif codeSn(i) == 1 % 将 1 的极性正负翻转if even == 0codeSn(i) = 1;elsecodeSn(i) = -1;endeven = ~even;else if codeSn(i) == 2 % 将 V 的极性正负翻转 同时变回 数值 1evenV = even; % 第一个V的极性与前一个非零符号相同if evenV == 0codeSn(i) = -1;elsecodeSn(i) = 1;endevenV = ~evenV;endend
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=codeSn(fz,:); % 将原来codeSn的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
hdb3=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,hdb3,'LineWidth',2);% 绘制hdb3的波形
title('HDB3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(hdb3,20); % 信号hdb3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
% 大于0.33判为1，-0.33到0.33判为0,小于-0.33判为-1
for m=1:length(lvbo)if lvbo(m)>=0.33pdst(m)=1;elseif lvbo(m)>=-0.33 && lvbo(m)<0.33pdst(m)=0;elseif lvbo(m)<-0.33pdst(m)=-1;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)>=0.33panjue=[panjue,1];elseif pdst(j)>=-0.33 && pdst(j)<0.33panjue=[panjue,0];elseif pdst(j)<-0.33panjue=[panjue,-1];end
endx3=panjue(fz,:); % 将原来panjue的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
panjue_zong=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,panjue_zong,'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("经过判决后的信号"); % 标题
xlabel('时间/s'); % x轴标签
ylabel('幅度'); % y轴标签%% hdb3 解码部分
dchdbn_1 = panjue; % 定义一个输出数组
count = 0; for j = 1 : M if dchdbn_1(j) == 0 count = count + 1;if count == 3 % 若3连“0”前后非零脉冲同极性，则将最后一个非零元素译为零if dchdbn_1(j + 1) * dchdbn_1(j - 3) == 1dchdbn_1(j + 1) = 0;endendif count == 2 % 若2连 “0”前后非零脉冲极性相同，则两零前后都译为零if dchdbn_1(j+1) * dchdbn_1(j-2) == 1dchdbn_1(j - 2) = 0;dchdbn_1(j + 1) = 0;endendelsecount = 0; end
end%极性变换
for n = 1 : M %再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码if dchdbn_1(n) == -1dchdbn_1(n) = 1; end
endx4=dchdbn_1(fz,:); % 将原来dchdbn_1的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
hdb3_jiema=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,hdb3_jiema,'LineWidth',2); % 绘制经过低通滤波器后的信号
axis([0,TotalT,-0.1,1.1]); % 设置坐标范围
title("HDB3解码波形"); % 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%% HDB3信号频谱
sf=fftshift(abs(fft(hdb3))); % 对HDB3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2个子图
plot(f,sf,'LineWidth',2) % 绘制调制信号频谱
title("HDB3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
4.HDB3码的误码率曲线
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 HDB3码的误码率曲线的代码
clear all; % 清除所有变量
close all; % 关闭所有窗口
clc; % 清屏
%% 基本参数
M=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
%% HDB3编码
codeSn = wave;
count = 0; %用来记录 连0 的个数
% 将四个连0用B00V取代
for i = 1:Mif(codeSn(i) == 1)count = 0; %遇到1 连0的计数器清零elsecount = count + 1;if count == 4 % 0000 转成取代节，2代表V，3代表BcodeSn(i) = 2; % 第四个0为V，第一个0为BcodeSn(i-3) = 3;count = 0; %计数清零endend
endflagB = 1;
count_1 = 0; % 计数V,B之间的1的个数
pV = 0; % 存储V的位置
pB = 0; % 存储B的位置for i = 1:Mif (codeSn(i) == 3) && (flagB == 1) codeSn(i) = 0; % 将第一个B 置 0flagB = 0;endif codeSn(i) == 2 % 找到前一个取代节的VpV = i;else if codeSn(i) == 3 % 找到后一个取代节的BpB = i;endendif(pB > pV)for j = pV+1 : pB-1 % 不要将B 和 V的值包含进去count_1 = count_1 + codeSn(j); %计算两个之间 1 的个数endif mod(count_1 , 2) == 1 % 奇数个，B为0codeSn(pB) = 0;elsecodeSn(pB) = 1; % 偶数个，B为1end%将变量归零，等待下一次找两个取代节的成功pV = 0;pB = 0;count_1 = 0;end
end%统一确定极性
even = 0; % 用来翻转 1 的极性
evenV = 0;% 用来翻转 V 的极性for i = 1:Mif codeSn(i) == 1codeSn(i) = -1; %第一个 1 转成 -1 break;end
endfor i = 1:Mif codeSn(i) == 1 % 将 1 的极性正负翻转if even == 0codeSn(i) = 1;elsecodeSn(i) = -1;endeven = ~even;else if codeSn(i) == 2 % 将 V 的极性正负翻转 同时变回 数值 1evenV = even; % 第一个V的极性与前一个非零符号相同if evenV == 0codeSn(i) = -1;elsecodeSn(i) = 1;endevenV = ~evenV;endend
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=codeSn(fz,:); % 将原来codeSn的第一行复制L次，称为L*M的矩阵
hdb3=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 = -15:1:10;
for i=1:26
tz=awgn(hdb3,EbN0_dB(i)); % 信号hdb3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
% 大于0.33判为1，-0.33到0.33判为0,小于-0.33判为-1
for m=1:length(lvbo)if lvbo(m)>=0.33pdst(m)=1;elseif lvbo(m)>=-0.33 && lvbo(m)<0.33pdst(m)=0;elseif lvbo(m)<-0.33pdst(m)=-1;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)>=0.33panjue=[panjue,1];elseif pdst(j)>=-0.33 && pdst(j)<0.33panjue=[panjue,0];elseif pdst(j)<-0.33panjue=[panjue,-1];end
end%% hdb3 解码部分
dchdbn_1 = panjue; % 定义一个输出数组
count = 0;for j = 1 : M if dchdbn_1(j) == 0 count = count + 1;if count == 3 % 若3连“0”前后非零脉冲同极性，则将最后一个非零元素译为零if dchdbn_1(j + 1) * dchdbn_1(j - 3) == 1dchdbn_1(j + 1) = 0;endendif count == 2 % 若2连 “0”前后非零脉冲极性相同，则两零前后都译为零if dchdbn_1(j+1) * dchdbn_1(j-2) == 1dchdbn_1(j - 2) = 0;dchdbn_1(j + 1) = 0;endendelsecount = 0; end
end%极性变换
for n = 1 : M %再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码if dchdbn_1(n) == -1dchdbn_1(n) = 1; 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(dchdbn_1~=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('HDB3的误码率曲线') % 标题
4.3 HDB3码的误码率曲线图
通信原理与MATLAB(十四):HDB3的编解码相关推荐
- 通信原理与MATLAB(十二):MSK的调制解调
目录 1.MSK的调制原理 2.MSK的解调原理 3.MSK代码 4.结果图 5.特点 1.MSK的调制原理 MSK调制原理如下图所示,基带码元先差分编码,然后经过串并转换分成I.Q两路,再与对应的载 ...
- 通信原理与MATLAB(十):QPSK的调制解调
目录 1.QPSK的调制原理 2.QPSK的解调原理 3.QPSK代码 4.结果图 5.特点 1.QPSK的调制原理 QPSK调制原理如下图所示,QPSK相当于两个正交的BPSK相加而成.其调制原理是 ...
- 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 ...
- 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(十三):AMI的编解码
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 ...
- 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 ...
最新文章
- java 8 lambda reduce_JDK8新特性Lambda表达式体验
- 从Request中获得当前请求的全路径
- 数字图像处理实验（12）：PROJECT 05-03，Periodic Noise Reduction Using a Notch Filter
- STM32开发 -- Keil使用（2）
- error C2504: “XXXXXXX”: 未定义基类
- ASP.NET Core静态文件处理源码探究
- 中控指纹采集器开发指纹识别项目（说明）
- android 展示星期方式,Android显示从一周到另一周的日期（星期四至星期四）
- 乐刻发布新品牌LITTA 目前已拥有25万+线上付费用户
- 什么样的两个矩阵相似_Lecture 27 | 相似矩阵
- 第 2 章 Readme
- 11月22日云栖精选夜读：双11享Go了吗？2017阿里双11在线峰会续写科技盛宴！
- 你不知道的Bitmap
- Linux下安装NFS共享文件资源
- 卸载 趋势科技防毒墙网络版
- 思科路由器如何导出配置文件_如何备份cisco路由器配置文件
- 61家第三方收单机构、247家商业银行、70家农商银行及119家村镇银行收单机构号
- 整合X-Admin前端框架改造ABP
- gRPC源码阅读及实践之 Resolver
- 微信小程序完成简单的模仿抖音点赞效果动画wx.createAnimation