基于Simulink的RS纠错码性能仿真系统

资 源 简 介

本项目构建了一个完整的RS（Reed-Solomon）编码与译码通信链路仿真模型。该模型在Simulink环境下运行，旨在深入模拟和评估RS码在不同信道条件下的纠错性能。系统首先通过随机信号发生器产生二进制或多进制原始数据流，随后进入RS编码器，根据预设的参数将数据封装为具有循环特性的纠错码字。编码后的信号经过调制模块（如BPSK或QAM）进入模拟信道，信道部分支持添加加性高斯白噪声（AWGN）以及模拟突发性干扰，以还原真实通信环境中的噪声影响。在接收端，系统配置了相应的解调器和RS译码器，译码器采用代数

详 情 说 明

基于MATLAB逻辑的RS纠错码性能仿真系统

项目介绍

本仿真系统旨在评估纠错编码技术中经典的里德-所罗门码（Reed-Solomon Codes）在加性高斯白噪声（AWGN）信道下的通信性能。通过构建从信源产生、RS编码、BPSK调制、信道加噪到解调及RS译码的全链路物理层模型，系统能够量化分析不同信噪比（Eb/No）环境对误码率（BER）的影响。本系统不仅是理解RS码纠错原理的有力工具，也为深空通信、卫星广播等领域的纠错算法研发提供了实验基础。

功能特性

1. 全链路端到端仿真：完整模拟了从原始二进制比特流到最终恢复数据的全通信流程，包含编解码与调制解调的所有环节。
2. 灵活的RS参数配置：支持自定义符号位宽（m）、码字长度（n）和信息位长度（k），默认配置为RS(15, 11)编码。
3. 性能对比分析：系统能够同时自动生成RS编码后与理论无编码情况下的BPSK误码率性能对比曲线。
4. 自适应仿真停止机制：根据预设的最大发射比特数和最小累积错误个数自动控制仿真时长，确保低信噪比下的效率与高信噪比下的准确性。
5. 多维度结果分析：除了提供误码率趋势图，系统还具备信号星座图可视化功能，直观展示信道噪声对比特分布的影响。

使用方法

1. 启动MATLAB软件，进入程序所在文件夹。
2. 直接运行仿真主逻辑脚本。
3. 命令行将实时输出当前信噪比点下的处理比特数、错误比特数以及实时误码率详情。
4. 仿真结束后，系统会自动弹出“RS纠错性能分析”曲线图和“接收端信号星座图”。
5. 用户可根据需要修改脚本中参数部分的n、k、m或EbNo_dB范围来测试不同配置。

系统要求

1. 软件环境：MATLAB R2016b 或更高版本。
2. 必备工具箱：Communications Toolbox（通信工具箱）。

实现逻辑说明

系统的执行流程遵循严密的数字通信链路逻辑：

1. 初始化阶段：预设系统参数，如每个符号由4位比特构成，采用RS(15, 11)结构，即每15个符号中包含11个信息符号和4个校验符号。
2. 信号产生：随机生成二进制序列，并根据RS编码要求，将其转换为伽罗华域（Galois Field）上的整数符号。
3. 编码逻辑：利用GF(2^m)域代数运算对符号进行封装，生成具有冗余校验位且符合循环特性要求的码字。
4. 调制转换：将编码后的比特流进行BPSK极性调制，映射到复平面。
5. 信道模拟：计算基于码率（k/n）和调制阶数修正后的实际信噪比。在信号中线性叠加高斯白噪声。
6. 解调与译码：对受损信号进行硬判决解调还原为比特流，随后重建GF域符号，调用RS译码算法通过纠错子程序自动定位并修复传输过程中的误码。
7. 性能统计：逐比特对比发送端原始数据与接收端恢复数据，累加误码个数，直到达到统计置信度要求的门限值。

关键函数与算法细节

1. 伽罗华域运算（gf）：将常规整数转换为有限域对象。它是RS编码中执行多项式除法和代数运算的基础。
2. RS编解码算法（rsenc/rsdec）：

- 编码器基于生成多项式产生校验符号。 - 译码器能够纠正高达 t = (n-k)/2 个符号错误。在RS(15, 11)配置下，每个码字可以纠正2个符号的随机或突发错误。

1. 信噪比折算逻辑：系统在添加噪声前，针对编码引入的冗余（Code Rate = k/n）进行了Eb/No到SNR的精确换算，确保公平对比编码增益。
2. BPSK调制（pskmod/pskdemod）：采用二相相移键控方式，将逻辑0和1映射，简洁清晰地展示信道物理特性。
3. 误码率评估（biterr）：通过高性能位比较算法，计算不同信噪比水平下的残留误码率，生成典型的阶梯状性能曲线。