漢明編碼和譯碼實驗

1、通信原理實驗通信原理實驗漢明編碼和譯碼實驗漢明編碼和譯碼實驗學生： XX 學號： 122110XX 指導教師： 王 琴 同組成員： 00 日期： 2014 年 12 月 上課時間：星期 三 第 四 大節(jié) 14:0016:00 目錄目錄一、實驗目的.1二、實驗儀器.1三、實驗原理.11、漢明碼的編碼規(guī)則和糾錯能力.1四、漢明編譯碼實驗電路的構(gòu)成.3漢明編碼模塊實驗電路工作原理描述如下：.41、輸入數(shù)據(jù).42、m 序列發(fā)生器.43、編碼使能開關(guān).44、錯碼產(chǎn)生.4漢明譯碼模塊實驗電路工作原理描述如下：.51、輸入信號選擇開關(guān).52、漢明譯碼器.53、漢明譯碼使能開關(guān).5五、實驗內(nèi)容.6（一）準備工

2、作.6（二）編碼規(guī)則驗證.6（三）譯碼數(shù)據(jù)輸出測試.8（五）發(fā)端加錯信號和漢明譯碼檢錯能力觀測.10（六）漢明譯碼糾錯性能測量.12六、思考題.141、漢明編碼器模塊的使能開關(guān)、譯碼器模塊的使能開關(guān)（H_EN 斷路器）起什么作用？.142、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析漢明碼的糾錯功能。.143、本實驗中漢明編碼器的輸入數(shù)據(jù)速率為 32kbps，輸出數(shù)據(jù)速率為多少？為什么？.14參考文獻.141姓名：姓名：XXXX 學號：學號：122110XX122110XX 班級：班級：通信通信 120X120X第第十五十五周周 星期星期三三 第第四四大節(jié)大節(jié) 實驗名稱：實驗名稱：漢明編碼和譯碼實驗漢明編碼和譯碼實驗一、

3、實驗目的一、實驗目的1、掌握漢明碼編譯碼原理。2、掌握漢明碼糾錯檢錯原理。3、通過糾錯編解碼實驗，加深對糾錯編解碼理論的理解。二、實驗儀器二、實驗儀器1、ZH5001A 通信原理綜合實驗系統(tǒng) 一臺2、20MHz 雙蹤示波器 一臺三、實驗三、實驗原理原理1、漢明碼的編碼規(guī)則和糾錯能力漢明碼的編碼規(guī)則和糾錯能力一般來說，若碼長為 n，信息位數(shù)為 k，記作（n,k）碼，則監(jiān)督位數(shù) r=n-k。如果希望用 r個監(jiān)督位構(gòu)造出 r 個監(jiān)督關(guān)系式來指示一位錯碼的 n 種可能位置，則要求2 1 或2 + + 1通信原理綜合實驗系統(tǒng)中的糾錯碼系統(tǒng)采用（7,4）漢明碼。用表示這 7 個碼元，650用表示 3 個監(jiān)

4、督關(guān)系式中的校正子，則的值與碼元間構(gòu)成偶數(shù)監(jiān)督關(guān)1、2、3123系：1= 65422= 65313= 6430在發(fā)送端編碼時，信息位的值決定于輸入信號，因此它們是隨機的。監(jiān)6、5、4和3督位應根據(jù)信息位的取值按監(jiān)督關(guān)系來確定，即監(jiān)督位應使以上三式中2、1和0的值為零（表示變成的碼組中應無錯碼） ，即1、2和36542= 06531= 06430= 0?由上式經(jīng)移項運算，解出監(jiān)督位得分22= 6541= 6530= 643?給定信息后，課直接按上式算出監(jiān)督位，其結(jié)果如下表。表格 1 監(jiān)督位和信息位的對應關(guān)系信息位監(jiān)督位信息位監(jiān)督位654321065432100000000100010100010

5、111001110001011010100110011101101100001001111100010010110011010010110001111010001110101111111接收端收到每個碼組后，先計算出，再按表格 1 判斷錯碼情況。例如，若接受1、2和3碼為 0000011，則計算可得=0，=1，=1。由于等于 011，故可知在位有一1231233錯碼。按上式方法構(gòu)造的碼稱為漢明碼。 （7,4）漢明碼的最小碼距 d=3，因此，這種碼能糾正一個錯碼或檢測兩個錯碼。漢明碼有一下特點：碼長 最小碼距 d=3 = 2 1信息碼位 糾錯能力 t=1 = 2 1監(jiān)督碼位 r=n-k=m這里，

6、m 為2 的正整數(shù)，給定 m 后，即可構(gòu)造出具體的漢明碼（n,k） 。漢明碼的編碼器和譯碼器電路如圖 1 所示。圖 1 漢明碼的編譯碼器四、漢明編譯碼實驗電路的構(gòu)成四、漢明編譯碼實驗電路的構(gòu)成漢明編譯碼模塊實驗電路功能組成框圖如下圖 2，圖 3 所示3圖 3漢明編碼模塊實驗電路工作原理描述如下：漢明編碼模塊實驗電路工作原理描述如下：1、輸入數(shù)據(jù)、輸入數(shù)據(jù)漢明編碼輸入數(shù)據(jù)可以來自 ADPCM1 模塊的 ADPCM 碼字，或來自同步數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)、異步端口數(shù)據(jù)、m 序列。選擇 ADPCM 碼字由工作方式選擇開關(guān) SWC01 中的 ADPCM 狀態(tài)決定，當處于 ADPCM 狀態(tài)時（插入跳線器） ，漢明

7、編碼器對 ADPCM 信號編碼；否則處于非ADPCM 狀態(tài)時（拔除跳線器） ，輸入編碼數(shù)據(jù)來自開關(guān) KC01 所設置的位置，分別為同步數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)、異步端口數(shù)據(jù)、CVSD 編碼數(shù)據(jù)、m 序列。2、m 序列發(fā)生器序列發(fā)生器M 序列用于測試漢明編碼規(guī)則，輸入數(shù)據(jù)信號與開關(guān) SWC01 位置表如下表所示。4我們只測試前兩個開關(guān)狀態(tài)。3、編碼使能開關(guān)、編碼使能開關(guān)此開關(guān)與接收端漢明譯碼器使能開關(guān)同步使用，該開關(guān)處于使能狀態(tài)（H_EN 短路器插入） ，漢明碼編碼器工作；否則漢明碼編碼器不工作。需要注意：漢明碼編碼器不工作時，ADPCM 和 CVSD 語音數(shù)據(jù)無法通過調(diào)制解調(diào)信道通話，這是因為編碼速率與信

8、道速率不匹配。4、錯碼產(chǎn)生、錯碼產(chǎn)生錯碼產(chǎn)生專門設計用于測量漢明譯碼器的糾錯和檢錯性能。輸出錯碼與開關(guān) SWC01 位置如下表所示。錯碼可以用示波器從錯碼指示端口 TPC03 監(jiān)測。漢明編碼模塊各測試點定義如下。（1）TPC01：輸入數(shù)據(jù)。（2）TPC02：輸入時鐘。（3）TPC03：錯碼指示（無加錯時，該點為低電平） 。（4）TPC04：編碼模塊輸出時鐘（56KHZ/BPSA/DPSK） 。（5）TPC05：編碼模塊輸出數(shù)據(jù)（56Kbtps/BPSA/DPSK） 。漢明編碼模塊電路功能組成框圖如下圖。5漢明譯碼模塊實驗電路工作原理描述如下：漢明譯碼模塊實驗電路工作原理描述如下：1、輸入信號選

9、擇開關(guān)、輸入信號選擇開關(guān)開關(guān) KW01、KW02 用于選擇輸入信號和時鐘是來自解調(diào)器信道或直接來自漢明編碼模塊。當 KW01、KW02 設置在 1_2 位置（CH：左端） ，則輸入信號來自信道；開關(guān) KW01、KW02設置在 2_3 位置（LOOP：右端） ，則輸入信號來自漢明編碼模塊。2、漢明譯碼器、漢明譯碼器主要由串/并變換器、校正子生成器、3/8 譯碼器和糾錯電路構(gòu)成。該電路專門一個CPLD（EPM7128）實現(xiàn)。3、漢明譯碼使能開關(guān)、漢明譯碼使能開關(guān)SW03 中 H_EN 與發(fā)端編碼使能開關(guān)同步使用。漢明譯碼模塊個測試點定義如下。（1）TPW01：輸入時鐘（56KHZ）（2）TPW02

10、：輸入數(shù)據(jù)（56kbps） 。（3）TPW03：檢測錯碼指示。（4）TPW04：輸出時鐘。（5）TPW05：CVSD 數(shù)據(jù)輸出。（6）TPW06：同步數(shù)據(jù)輸出。（7）TPW07：m 序列輸出。（8）TPW08：異步數(shù)據(jù)輸出。漢明譯碼模塊電路功能組成框圖如下圖所示。6五、實驗內(nèi)容五、實驗內(nèi)容（一）準備工作（一）準備工作（1）首先通過菜單將調(diào)制方式設置成 BPSK 或 DBPSK 方式；將漢明編碼模塊內(nèi)工作方式選擇開關(guān) SWC01 中：編碼使能開關(guān)插入（H_EN） ，ADPCM 數(shù)據(jù)斷開（ADPCM） ；加錯開關(guān)E_MOD0、E_MOD1 均拔出；將輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān) KC01 設置在 m 序列（D

11、T_M）位置；設置 m 序列方式為 00（M_SEL2 和 M_SEL1 拔下） ，此時 m 序列輸出 0/1 碼。（2）將漢明碼模塊內(nèi)輸入序號的時鐘選擇開關(guān) KW01、KW02 設置在 LOOP 位置（右端） ，輸入信號直接來自漢明編碼模塊（不通過調(diào)制、信道、解調(diào)） ；將譯碼器使能開關(guān) KW03 設置在工作位置 ON（左端） 。（二）編碼規(guī)則驗證（二）編碼規(guī)則驗證（1）用示波器同時觀測編碼輸入信號 TPC01 波形和編碼輸出波形 TPC05，觀測時以 TPC01同步，觀測是否符合漢明編碼規(guī)則，注意此時輸入、輸出數(shù)據(jù)速率不同，輸入數(shù)據(jù)速率為32kbps，輸出數(shù)據(jù)速率為 56kbps。7以四分之

12、一周期為單位，輸入序列 0011，輸出序列 0001011，時延 4us。符合漢明編碼規(guī)則。（2）設置 m 序列方式為 10（M_SEL2 插入、M_SEL1 拔下） ，此時 m 序列輸出為 11/00 碼。用示波器同時觀測編碼輸入信號 TPC01 波形和編碼輸出波形 TPC05，觀測時以 TPC01 同步，觀測是否符合漢明編碼規(guī)則。當輸入每個碼元時長為（1）中一倍時，輸出不變。時延增大為 14us。符合漢明編碼規(guī)則。（3）設置其它 m 序列方式，重復上述測試步驟。記錄輸入為 0/1 碼、00/11 碼等 m 序列碼的漢明編碼輸出及波形。0/1 碼TPC01TPC05800/11 碼：其結(jié)果與

13、（1） 、 （2）相似。（三）譯碼數(shù)據(jù)輸出測試（三）譯碼數(shù)據(jù)輸出測試設置 m 序列方式為 11（M_SEL2、M_SEL1 均插入） ；用示波器同時觀測漢明編碼模塊的編碼輸入信號 TPC01 波形和漢明編碼模塊譯碼輸出 m 序列波形 TPW07，觀測試以 TPC01 同步。測量譯碼輸出數(shù)據(jù)與發(fā)端信號是否一致。注意：輸出波形與輸入波形之間有時延。記錄輸出波形和輸入波形。當 M_SEL2 和 M_SEL1 都插入時，其圖形如下：9當 M_SEL2 插入，M_SEL1 拔下時，其圖形如下：當 M_SEL2 和 M_SEL1 都拔下時，其圖形如下：TPC01TPW0710由以上三個圖形可以看出，譯碼正

14、確，時延約為 50us。（五）發(fā)端加錯信號和漢明譯碼檢錯能力觀測（五）發(fā)端加錯信號和漢明譯碼檢錯能力觀測用示波器同時測量漢明編碼模塊內(nèi)加錯指示 TPC03 和漢明譯碼模塊內(nèi)錯碼檢測指示輸出波形 TPW03 的波形，觀測時以 TPC03 同步。（1）將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān) SWC01 的加錯開關(guān) E_MOD0、E_MOD1 均拔出，此時無錯碼，記錄結(jié)果。當把圖形放的特別大時，其圖形如下：TPC03TPW0311由第一個圖可見，不加錯時都沒有顯示。由第二個圖可知，不加錯碼放大后是一個周期性的連續(xù)信號。（2）將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān) SWC01 的加錯開關(guān) E_MOD0 接入，產(chǎn)生 1

15、 位錯碼，定性觀測漢明譯碼能否檢測出錯碼，記錄結(jié)果。由圖形可知，當加一位錯碼時，漢明譯碼檢測出了錯誤。（3）將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān) SWC01 的加錯開關(guān) E_MOD1 接入，產(chǎn)生 2 位錯碼，定性觀測漢明譯碼能否檢測出錯碼，記錄結(jié)果。12由圖可見，當加入兩位錯碼時，漢明譯碼也可以檢測出來。（六）漢明譯碼糾錯性能測量（六）漢明譯碼糾錯性能測量漢明編碼的輸入信號設置 m 序列方式為 11（M_SEL2、M_SEL1 均插入） ；用示波器同時觀測漢明編碼模塊的輸入信號 TPC01 波形和漢明譯碼模塊譯碼輸出 m 序列波形 TPW07，觀測時以 TPC01 同步。（1）將漢明編碼模塊工作方式

16、選擇開關(guān) SWC01 的加錯開關(guān) E_MOD0、E_MOD1 均拔出，此時無錯碼，記錄結(jié)果。由圖可見，不加錯時譯碼正常。編碼與譯碼能夠一一對應。（2）將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān) SWC01 的加錯開關(guān) E_MOD0 接入，產(chǎn)生 1 位錯碼，定性觀測漢明編譯碼系統(tǒng)能否糾 1 位錯碼，記錄結(jié)果。13由圖形可知，當加入一位錯碼時，譯碼也正常。（3）將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān) SWC01 的加錯開關(guān) E_MOD1 接入，產(chǎn)生 2 位錯碼，定性觀測漢明編譯碼系統(tǒng)能否糾 2 位錯碼，記錄結(jié)果。14由圖形可知，當加入兩位錯碼時，就不能正確譯碼。六、思考題六、思考題1、漢明編碼器模塊的使能開關(guān)、譯碼器模塊的使能開關(guān)（、漢明編碼器模塊的使能開關(guān)、譯碼器模塊的使能開關(guān)（H_EN 斷路器）起什斷路器）起什么作用？么作用？ 從電路圖中可以看出，沒有插入 H_EN 時，漢明編碼器被短路，輸出數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過漢明編碼。插入 H_EN 時，輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過漢明編碼。2、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析漢明碼的糾錯