CCSDS标准的LDPC编译码仿真
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ul li { padding:0px; margin:0px 0px 7px 0px; }
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ul li ol li { list-style:decimal; }
ol { padding:0px; margin:0px 0px 20px 0px; list-style:decimal; }
ol li { padding:0px; margin:0px 0px 7px 23px; list-style-type:decimal; }
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ol li ol li { list-style-type:lower-alpha; }
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.content { font-size:1.2em; line-height:140%; padding: 20px; }
pre, code { font-size:12px; }
tt { font-size: 1.2em; }
pre { margin:0px 0px 20px; }
pre.codeinput { padding:10px; border:1px solid #d3d3d3; background:#f7f7f7; }
pre.codeoutput { padding:10px 11px; margin:0px 0px 20px; color:*c4c4c; }
pre.error { color:red; }
@media print { pre.codeinput, pre.codeoutput { word-wrap:break-word; width:100%; } }
span.keyword { color:#000ff }
span.comment { color:>28b22 }
span.string { color:E020f0 }
span.untermstring { color:#b20000 }
span.syscmd { color:#b28c00 }
.footer { width:auto; padding:10px 0px; margin:25px 0px 0px; border-top:1px dotted S78787; font-size:0.8em; line-height:140%; font-style:italic; color:S78787; text-align:left; float:none; }
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文档采用MATLAB发布，仿真没有跑完。
CCSDS标准的LDPC编译码仿真
本脚本完成了CCSDS标准(o1)版本中适用于深空通信任务的LDPC编译码过程的仿真， 同时给出了在信息位长度为1024，码率为1/2时的误码率仿真结果
撰写人：***
最后修改日期：2015-03-07
软件版本：MATLAB(R) 2014a
和之前版本（LDPC_Simulation.m）对比，本程序添加功能包括
- 完成了校验矩阵构造（ccsdscheckmatrix.m）
- 通过校验矩阵构造（准循环）生成矩阵 （ccsdsgeneratematrix.m）
- 按照ccsds所述，对编码后数据进行截取，完成符合ccsds文档的ldpc编译码仿真
程序修改包括
- 之前文件夹内的译码函数均不能对全0项进行正确的处理
- 问题将得到合适的修正,同时优化了输出显示
Contents
初始设置
清空工作区，数据，关闭所有窗口
clc;clear all;close all;
仿真参数设置
EbN0_dB = 1; % EbN0_dB 误码率范围，向量;
FRAMES_NUM = 1; % FRAMES_NUM 最大仿真帧数目;
MAX_ITER_NUM = 30; % MAX_ITER_NUM 算法最大迭代次数;
MAX_ERROR_FRAME = 200; % MAX_ERROR_FRAME 仿真最大错误帧数目;
bitError = zeros(1,length(EbN0_dB)); % bitError 误码数目统计，向量;
BER = bitError; % BER 误码率，向量;
frameError = bitError; % frameError 误帧数目;
iterNumTotal = zeros(1,length(EbN0_dB)); % iterNumTotal 总迭代次数统计，向量;
INFO_LENGTH = 1024; % INFO_LENGTH 信息位长度
RATE = 1/2; % RATE 码率
SIZE_M = 512; % M矩阵大小（参考CCSDS文档）
打开（新建）文件，保存运行数据
FILE_NAME = ['LDPC_CCSDS_' datestr(now,'yyyymmdd') '.txt'];
fid = fopen(FILE_NAME,'at+');
fprintf(fid,'日期 %s\n',datestr(now,'yyyymmdd'));
fprintf(fid,'%s\n','CCSDS的LDPC标准中section3中的码，06年版');
fprintf(fid,'信息位长度 = %d, ',INFO_LENGTH);
fprintf(fid,'码率 = %d, ',RATE);
H为校验矩阵；G为生成矩阵。通过调用函数实现
H = ccsdscheckmatrix(SIZE_M,RATE);
G = ccsdsgeneratematrix(H,SIZE_M,RATE);
译码准备
[r_mark,c_mark] = find(H~=0);
HColNum = sum(H);
HRowNum = cell(1,size(H,1));
for rowH = 1:size(H,1)
HRowNum{rowH} = find(r_mark==rowH);
end
误码率仿真
在不同EbN0下，对误码率进行仿真
for nEbN0 = 1:length(EbN0_dB)
多帧取统计平均
for nF=1:FRAMES_NUM
编码过程
message = randi([0 1],1,INFO_LENGTH);
encodeData = mod(message*G,2);
调制
transmitSignal = 2*encodeData - 1; %映射 0—-1； 1—+1
transmitSignalPower = sqrt(var(transmitSignal));
transmitSignal = transmitSignal/transmitSignalPower;%归一化
AWGN 信道，SNR和EbN0换算关系
SNR_dB = EbN0_dB((nEbN0)) + 10*log10(2)+10*log10(RATE);
SNR = 10^(SNR_dB/10);
noise = randn(1,length(transmitSignal));
noise = noise/sqrt(SNR); %SNR换算，加噪声
receiveSignal = transmitSignal + noise;
根据CCSDS文档实际上有M个符号没有被传送，此处取其值为0，做仿真上的等效
receiveSignal(end-1*SIZE_M+1:end-0*SIZE_M) = 0;
译码，可调用不同的函数
[iterNum,recoverData] = ...
ldpcdecoderllr(H,HRowNum,HColNum,receiveSignal,SNR,MAX_ITER_NUM);
%ldpcdecoderbp1(H,HRowNum,HColNum,receiveSignal,SNR,MAX_ITER_NUM);
%ldpcdecoderminsum(H,HRowNum,HColNum,receiveSignal,SNR,MAX_ITER_NUM);
% 文件输出
if(nEbN0==1 && nF==1)
fprintf(fid,'译码程序为ldpcdecoderllr\n');
fprintf(fid,'最大迭代次数 = %d, ',MAX_ITER_NUM);
fprintf(fid,'\n-------------------------------\n');
fprintf(fid,'EbN0\t 总帧数\t 误帧数\t 误比特数\t 平均迭代次数\t 误比特率\t 误帧率\n');
% MATLAB的readtable笨笨的不认识中文，所以打一行给他看
fprintf(fid,'EbN0\t T_Frame\t E_Frames\t E_Bits\t A_IterNums\t BER\t FER\n');
end
误比特数，误帧数，迭代次数统计
bitError(nEbN0) = bitError(nEbN0) + ...
sum(abs(message - recoverData(1:length(message))));
frameError(nEbN0) = frameError(nEbN0) + ...
(sum(abs(encodeData - recoverData(1:length(encodeData))))~=0);
iterNumTotal(nEbN0) = iterNumTotal(nEbN0) + iterNum;
停止条件和文件输出
if ( frameError(nEbN0)>=MAX_ERROR_FRAME || nF==FRAMES_NUM)
BER(nEbN0) = bitError(nEbN0)/nF/length(message);
fprintf(fid,'%3.2g\t %5d\t %4d\t ',EbN0_dB(nEbN0),nF,frameError(nEbN0));
fprintf(fid,'%8d\t %8.6g\t ',bitError(nEbN0),iterNumTotal(nEbN0)/nF);
fprintf(fid,'%e\t %e\n',BER(nEbN0),frameError(nEbN0)/nF);
break;
end
if (mod(nf,100)==0)
BER(nEbN0) = bitError(nEbN0)/nF/320;
fprintf(fid,'\n-------------------------------\n');
fprintf('Eb/No = %e \n',EbN0_dB(nEbN0));
fprintf('总帧数 = %d, ',nF);
fprintf('误帧数 = %d, ',frameError(nEbN0));
fprintf('误比特数 = %d, ',bitError(nEbN0));
fprintf('最大迭代次数 = %d, ',MAX_ITER_NUM);
fprintf('平均迭代次数 = %e, ',iterNumTotal(nEbN0)/nF);
fprintf('误码率 = %g, ',BER(nEbN0));
fprintf('误帧率 = %g \n',frameError(nEbN0)/nF);
end
end
end
仿真结果
通过编码后实际误码率对比图，不要看下面的图，图没有仿真出来的，太慢了
fclose(fid);
readtable(FILE_NAME,'HeaderLines',6,'Delimiter','\t')
semilogy(EbN0_dB,BER,'r');
xlabel('Eb/N0(dB)'); ylabel('BER');
grid on;
ans =
EbN0 T_Frame E_Frames E_Bits A_IterNums BER FER
____ _______ ________ ______ __________ ___ ___
1 1 0 0 27 0 0
=MAX_ERROR_FRAME || nF==FRAMES_NUM)
BER(nEbN0) = bitError(nEbN0)/nF/length(message);
fprintf(fid,'%3.2g\t %5d\t %4d\t ',EbN0_dB(nEbN0),nF,frameError(nEbN0));
fprintf(fid,'%8d\t %8.6g\t ',bitError(nEbN0),iterNumTotal(nEbN0)/nF);
fprintf(fid,'%e\t %e\n',BER(nEbN0),frameError(nEbN0)/nF);
break;
end
if (mod(nf,100)==0)
BER(nEbN0) = bitError(nEbN0)/nF/320;
fprintf(fid,'\nREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASHREPLACE_WITH_DASH_DASH-\n');
fprintf('Eb/No = %e \n',EbN0_dB(nEbN0));
fprintf('总帧数 = %d, ',nF);
fprintf('误帧数 = %d, ',frameError(nEbN0));
fprintf('误比特数 = %d, ',bitError(nEbN0));
fprintf('最大迭代次数 = %d, ',MAX_ITER_NUM);
fprintf('平均迭代次数 = %e, ',iterNumTotal(nEbN0)/nF);
fprintf('误码率 = %g, ',BER(nEbN0));
fprintf('误帧率 = %g \n',frameError(nEbN0)/nF);
end
end
end
%% 仿真结果
%%
% 通过编码后实际误码率对比图，不要看下面的图，图没有仿真出来的，太慢了
fclose(fid);
readtable(FILE_NAME,'HeaderLines',6,'Delimiter','\t')
semilogy(EbN0_dB,BER,'r');
xlabel('Eb/N0(dB)'); ylabel('BER');
grid on;
##### SOURCE END #####
-->
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