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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1Kdt=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;endendfz=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2title('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=20dBsubplot(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)512lvbo=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0for ii=1:length(lvbo)if lvbo(ii)>=0.5pdst(i)=1;elseif lvbo(ii)<=-0.5pdst(ii)=-1;elsepdst(ii)=0;endend% 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];endendx3=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0for i=1:Mif panjue(i)~=0dout(i)=1;else dout(i)=0;endendx4=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/2subplot(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1Kdt=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;endendfz=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=1:21tz=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)512lvbo=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0for ii=1:length(lvbo)if lvbo(ii)>=0.5pdst(i)=1;elseif lvbo(ii)<=-0.5pdst(ii)=-1;elsepdst(ii)=0;endend% 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];endend%% AMI解码，1和-1对应转换为1，0转换成0for k=1:Mif panjue(k)~=0dout(k)=1;else dout(k)=0;endend% 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