汉明码系统试验.doc

汉明码系统实验 一． 实验目的 通过纠错编解码实验，加深对纠错编解码理论的理解； 二． 实验内容 纠错编解码 三． 实验仪器 1.JH5001通信原理综合实验系统 2. 20Mhz cs-4125A双踪示波器 四． 实验原理 差错控制编码的基本作法是：在发送端被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多余的码元与信息之间以某种确定的规则建立校验关系。接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元之间的校验关系将受到破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误。 通信原理综合实验系统中的纠错码系统采用汉明码（7，4）。所谓汉明码是能纠正单个错误的线性分组码。它有以下特点： 码长 n=2m-1 最小码距d=3 信息码位 k=2n-m-1 纠错能力t=1 监督码位 r=n-k 这里m位≥2的正整数，给定m后，既可构造出具体的汉明码（n，k）。 汉明码的监督矩阵有n列m行，它的n列分别由除了全0之外的m位码组构成，每个码组只在某列中出现一次。系统中的监督矩阵如下图所示： 其相应的生成矩阵为： 汉明译码的方法，可以采用计算校正子，然后确定错误图样并加以纠正的方法。 图 1和图 2给出汉明编码器和译码器电原理图。 表 1 （7，4）汉明编码输入数据与监督码元生成表 4位信息位 a6, a5, a4, a3 3位监督码元 a2, a1, a0 4位信息位 a6, a5, a4, a3 3位监督码元 a2, a1, a0 0000 000 1000 101 0001 011 1001 110 0010 110 1010 011 0011 101 1011 000 0100 111 1100 010 0101 100 1101 001 0110 001 1110 100 0111 010 1111 111 表 1为（7，4）汉明编码输入数据与监督码元生成表。编码输出数据最先输出是a6bit，其次是a5、a4……，最后输出a0位。 汉明编译码模块实验电路功能组成框图见图 4和图 5所示。 汉明编码模块实验电路工作原理描述如下： 输入数据：汉明编码输入数据可以来自ADPCM1模块的ADPCM码字，或来自同步数据端口数据、异步端口数据、CVSD编码数据、m序列。选择ADPCM码字由工作方式选择开关SWC01中的ADPCM状态决定，当处于ADPCM状态时（插入跳线器），汉明编码器对ADPCM信号编码；否则处于非ADPCM状态时（拔除跳线器），输入编码数据来自开关KC01所设置的位置，分别为同步数据端口数据、异步端口数据、CVSD编码数据、m序列。 m序列发生器：m序列用于测试汉明编码规则，输出信号与开关KWC01位置表 2所示： 编码使能开关：此开关应与接收端汉明译码器使能开关同步使用，该开关处于使能状态（H_EN短路器插入），汉明码编码器工作；否则汉明码编码器不工作。需注意：汉明码编码器不工作时，ADPCM和CVSD话音数据无法通话，这是因为编码速率与信道速率不匹配。 错码产生：错码产生专门设计用于测量汉明译码器的纠错和检错性能。输出错码与开关KWC01位置参见表 3所示： 错码可以用示波器从错码指示端口TPC03监测。 汉明编码模块各测试点定义： TPC01：输入数据 TPC02：输入时钟 TPC03：错码指示（无加错时，该点为低电平。） TPC04：编码模块输出时钟（56KHz/BPSK/DBPSK） TPC05：编码模块输出数据（56Kbtps/BPSK/DBPSK） 汉明译码模块实验电路工作原理描述如下： 输入信号选择开关：开关KW01、KW02用于选择输入信号和时钟是来自解调器信道或直接来自汉明编码模块。当KW01、KW02设置在1_2位置（CH：左端），则输入信号来自信道；开关KW01、KW02设置在2_3位置（LOOP：右端），则输入信号来自汉明编码模块。 汉明译码器：主要由串/并变换器、校正子生成器、3/8译码器和纠错电路构成。该电路专门由一个CPLD（EPM7128）实现。 汉明译码使能开关：SW03中H_EN与发端编码使能开关同步使用。 汉明译码模块各测试点定义： TPW01：输入时钟（56KHz BPSK/DBPSK） TPW02：输入数据（56Kbtps BPSK/DBPSK） TPW03：检测错码指示 TPW04：输出时钟 TPW05：CVSD数据输出 TPW06：同步数据输出 TPW07：m序列输出 TPW08：异步数据输出 五 实验步骤 准备工作： （1）首先通过菜单将调制方式设置为BPSK或DBPSK方式；将汉明编码模块内工作方式选择开关SWC01中，编码使能开关插入（H_EN），ADPCM数据断开（ADPCM）；将输入数据选择开关KC0