奇偶編碼校驗(yàn)

西南科技大學(xué)奇偶校驗(yàn)編碼仿真設(shè)計(jì)

報(bào)告課程名稱： 通信原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)名稱： 奇偶校驗(yàn)編碼仿真 姓 名： 任XX 學(xué) 號(hào)： 20105523 班 級(jí)： 通信1002班 指導(dǎo)教師： 秦明偉 起止日期： 2013.6?27~2013?7?5西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生班級(jí)： 通信1002班學(xué)生姓名：任XX學(xué)號(hào)：20105523設(shè)計(jì)名稱： 奇偶校驗(yàn)編碼仿真 起止日期： 2013.6.27~2013.7.5指導(dǎo)教師： 秦明偉設(shè)計(jì)要求：（1） 基于MATLAB編寫M文件，實(shí)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)編碼仿真，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)8bit，校驗(yàn)位1bit（2） 仿真中要體現(xiàn)出有錯(cuò)誤bit時(shí)的校驗(yàn)情況，且要求錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)報(bào)錯(cuò)；課程設(shè)計(jì)學(xué)生日志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容2013.6.27查閱資料，了解CRC校驗(yàn)和奇偶校驗(yàn)，決定設(shè)計(jì)奇偶校驗(yàn)。2013.6.28查閱資料，深入理解奇偶校驗(yàn)的原理與方法。2013.6.29查閱資料，深入理解奇偶校驗(yàn)的原理與方法。2013.6.30查閱資料，了解matlab工具的編程方法。2013.7.1查閱下載matlab指令大全。2013.7.2熟悉matlab軟件，開始編寫程序仿真。2013.7.3初步完成程序，進(jìn)步優(yōu)化修改，定稿。2013.7.4著手完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。2013.7.5修改完善課程設(shè)計(jì)報(bào)告。奇偶校驗(yàn)編碼仿真一、 摘要（150-250字）本文介紹了奇偶校驗(yàn)的編碼規(guī)則及應(yīng)用前景，使用matlab仿真工具對(duì)奇偶校驗(yàn)中的單向奇偶校驗(yàn)與雙向奇偶校驗(yàn)進(jìn)行編程仿真，詳細(xì)的闡述了奇偶校驗(yàn)的原理和編碼過程。分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以及對(duì)于奇偶校驗(yàn)有了更新的認(rèn)識(shí)，奇偶校驗(yàn)是幾種校驗(yàn)方法中實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，得到了廣泛的應(yīng)用。二、 設(shè)計(jì)目的和意義通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)于matlab仿真工具更加熟悉，同時(shí)也深入了解了奇偶校驗(yàn)編碼的原理與方法。三、 設(shè)計(jì)原理奇偶校驗(yàn)是一種檢測(cè)代碼傳輸正確性的方法。根據(jù)被傳輸?shù)囊唤M二進(jìn)制代碼的數(shù)位中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)或偶數(shù)來進(jìn)行校驗(yàn)。采用奇數(shù)的稱為奇校驗(yàn)，反之，稱為偶校驗(yàn)。采用何種校驗(yàn)是事先規(guī)定好的。通常專門設(shè)置一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，用它使這組代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。若用奇校驗(yàn)，則當(dāng)接收端收到這組代碼時(shí)，校驗(yàn)“1”的個(gè)數(shù)是否為奇數(shù)，從而確定傳輸代碼的正確性。單向校驗(yàn)概述：?jiǎn)蜗蚱媾夹ｒ?yàn)（RowParity）由于一次只采用單個(gè)校驗(yàn)位，因此又稱為單個(gè)位奇偶校驗(yàn)（SingleBitParity）。發(fā)送器在數(shù)據(jù)禎每個(gè)字符的信號(hào)位后添一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，接收器對(duì)該奇偶校驗(yàn)位進(jìn)行檢查。典型的例子是面向ASCII碼的數(shù)據(jù)信號(hào)禎的傳輸，由于ASCII碼是七位碼，因此用第八個(gè)位碼作為奇偶校驗(yàn)位。單向奇偶校驗(yàn)又分為奇校驗(yàn)（OddParity）和偶校驗(yàn)（EvenParity），發(fā)送器通過校驗(yàn)位對(duì)所傳輸信號(hào)值的校驗(yàn)方法如下：奇校驗(yàn)保證所傳輸每個(gè)字符的8個(gè)位中1的總數(shù)為奇數(shù)；偶校驗(yàn)則保證每個(gè)字符的8個(gè)位中1的總數(shù)為偶數(shù)。顯然，如果被傳輸字符的7個(gè)信號(hào)位中同時(shí)有奇數(shù)個(gè)（例如1、3、5、7）位出現(xiàn)錯(cuò)誤，均可以被檢測(cè)出來；但如果同時(shí)有偶數(shù)個(gè)（例如2、4、6）位出現(xiàn)錯(cuò)誤，單向奇偶校驗(yàn)是檢查不出來的。一般在同步傳輸方式中常采用奇校驗(yàn)，而在異步傳輸方式中常采用偶校驗(yàn)。校驗(yàn)方法：奇校驗(yàn)：就是讓原有數(shù)據(jù)序列中（包括你要加上的一位）1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)1000110（0）必須添0，這樣原來有3個(gè)1已經(jīng)是奇數(shù)了所以添上0之后1的個(gè)數(shù)還是奇數(shù)個(gè)。偶校驗(yàn)：就是讓原有數(shù)據(jù)序列中（包括你要加上的一位）1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)1000110（1）就必須加1了這樣原來有3個(gè)1要想1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)就只能添1了。雙向校驗(yàn)為了提高奇偶校驗(yàn)的檢錯(cuò)能力，可采用雙向奇偶校驗(yàn)(RowandColumnParity)，也可稱為雙向冗余校驗(yàn)(VerticalandLongitudinalRedundancyChecks)o雙向奇偶校驗(yàn)，又稱“方塊校驗(yàn)”或“垂直水平”校驗(yàn)。例：1010101X1010111X1110100X0101110X1101001X0011010XXXXXXXX“X”表示奇偶校驗(yàn)所采用的奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)的校驗(yàn)碼。如此，對(duì)于每個(gè)數(shù)的關(guān)注就由以前的1X7次增加到了7X7次。因此，比單項(xiàng)校驗(yàn)的校驗(yàn)?zāi)芰Ω鼜?qiáng)。簡(jiǎn)單的校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性，在計(jì)算機(jī)里都是010101二進(jìn)制表示，每個(gè)字節(jié)有八位二進(jìn)制，最后一位為校驗(yàn)碼，奇校驗(yàn)測(cè)算前七位里1的個(gè)數(shù)合的奇偶性，偶校驗(yàn)測(cè)算前七位里0的個(gè)數(shù)的奇偶性。當(dāng)數(shù)據(jù)里其中一位變了，得到的奇偶性就變了，接收數(shù)據(jù)方就會(huì)要求發(fā)送方重新傳數(shù)據(jù)。奇偶校驗(yàn)只可以簡(jiǎn)單判斷數(shù)據(jù)的正確性，從原理上可看出當(dāng)一位出錯(cuò)，可以準(zhǔn)確判斷，如同時(shí)兩個(gè)1變成兩個(gè)0就校驗(yàn)不出來了，只是兩位或更多位及校驗(yàn)碼在傳輸過程中出錯(cuò)的概率比較低，奇偶校驗(yàn)可以用在要求比較低的應(yīng)用下。本文對(duì)兩種校驗(yàn)進(jìn)行編碼校驗(yàn)仿真。四、詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟8bit信息碼的產(chǎn)生：使用matlab指令大全中的“randint(m,n)”指令生成(m,n)矩陣的隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字，“0”和“1”出現(xiàn)的概率均等。其中取n=8生成8bit的信息碼。奇偶校驗(yàn)碼的產(chǎn)生：對(duì)產(chǎn)生的每行信息碼求和除二取余，使用指令庫中的“sum()”求和，使用“rem()”求余數(shù)；補(bǔ)校驗(yàn)位：奇校驗(yàn)時(shí)，若求得余數(shù)為1，則校驗(yàn)位補(bǔ)0；若求得的余數(shù)為0，則校驗(yàn)位補(bǔ)1。偶校驗(yàn)時(shí)，若求得的余數(shù)為1，則校驗(yàn)位補(bǔ)1;若求得的余數(shù)為0，則校驗(yàn)位補(bǔ)0。加入校驗(yàn)位，構(gòu)成新的信息碼進(jìn)行傳輸。產(chǎn)生誤碼：由取非指令“?”對(duì)信息碼中的某些位進(jìn)行取反，造成誤碼，以便校驗(yàn)檢測(cè)。對(duì)信息碼進(jìn)行校驗(yàn)在接收端對(duì)信碼繼續(xù)每行求和除二取余，若使用奇校驗(yàn)，則每行余數(shù)為1時(shí)顯示校驗(yàn)正確，否則校驗(yàn)錯(cuò)誤；若使用偶校驗(yàn)，則每行余數(shù)為0時(shí)顯示校驗(yàn)正確，否則校驗(yàn)錯(cuò)誤。五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析設(shè)計(jì)程序A.單向校驗(yàn)clearall;%清除工作空間的所有變量m=input('請(qǐng)輸入行:’)；％input('');用于向計(jì)算機(jī)輸入一個(gè)參數(shù)n=input('請(qǐng)輸入列：’)；A=randint(m,n)%randint(m,n)產(chǎn)生的是一個(gè)m*n維的矩陣，矩陣的元素或者是0或者是1，是隨機(jī)的并顯示AB=A;%A暫存在B，while(1)A=B;%避免循環(huán)中A中信碼改變sum=zeros(1,m);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣l=input('請(qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)(0:偶校驗(yàn)1:奇校驗(yàn)9:結(jié)束校驗(yàn))：’)；%;不回顯ifl==0||l==1fori=1:mforj=1:n%求第1行各位相加對(duì)2取余，即相異或的結(jié)果sum(i)=sum(i)+A(i,j);%向量元素求和x=sum(i);%每行結(jié)果放入x中endifl==0;%偶校驗(yàn)ifrem(x,2)==1;%求余數(shù)指令A(yù)(i,n+1)=1;%校驗(yàn)位定義為1elseA(i,n+1)=0;%否則定義為0endendifl==1%奇校驗(yàn)ifrem(x,2)==1%求余數(shù)指令A(yù)(i,n+1)=0;elseA(i,n+1)=1;endendendelseifl==9fprintf('退出校驗(yàn)~\n');%設(shè)置顯示格式break;%跳出循環(huán)elsefprintf('非法輸入??！\n');continue;%結(jié)束本次循環(huán)endendfprintf('補(bǔ)校驗(yàn)位：’)A%顯示加入校驗(yàn)位后的矩陣%檢查傳輸數(shù)據(jù)是否正確ifl==0%偶校驗(yàn)是否正確fprintf('改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼(改動(dòng)1行1列和2行3列)’);A(1,1)=~A(1,1);A(2,3)二~A(2,3);A%顯示改動(dòng)過的數(shù)據(jù)sum=zeros(1,m);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣fori=1:mforj=1:(n+1)%求第i行各位相異或的結(jié)m果sum(i)=sum(i)+A(i,j);x=sum(i);endifrem(x,2)==0%正確fprintf('檢查正確~\n');else%錯(cuò)誤fprintf('檢查錯(cuò)誤！！\n');endendendifl==1%奇校驗(yàn)是否正確fprintf('改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼(改動(dòng)1行3列和3行1列)\n');A(1,3)=~A(1,3);A(3,1)二?A(3,1);Asum=zeros(1,m);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣fori=1:mforj=1:(n+1)%求第i行各位相異或的結(jié)果sum(i)=sum(i)+A(i,j);x=sum(i);endifrem(x,2)==1%正確fprintf('檢查正確~\n');else%錯(cuò)誤fprintf('檢查錯(cuò)誤?。n');endendendendB.雙向校驗(yàn)clcclearallm=input('請(qǐng)輸入行:’)；％input('');用于向計(jì)算機(jī)輸入一個(gè)參數(shù)n=input('請(qǐng)輸入列：’)；A=randint(m,n)B=A;while(1)A=B;sum1=zeros(1,m);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣存放每行和l=input('請(qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)(0:偶校驗(yàn)1:奇校驗(yàn)9:結(jié)束校驗(yàn))：’)；%;不回顯ifl==0||l==1fori=1:mforj=1:nsum1(i)=sum1(i)+A(i,j);%向量元素求和x=sum1(i);%每行結(jié)果放入x中endifl==0;%偶校驗(yàn)ifrem(x,2)==1;%求余數(shù)指令A(yù)(i,n+1)=1;%校驗(yàn)位定義為1elseA(i,n+1)=0;%否則定義為0endendifl==1%奇校驗(yàn)ifrem(x,2)==1%求余數(shù)指令A(yù)(i,n+1)=0;elseA(i,n+1)=1;endendend%列求和sum2=zeros(n,1);%定義一個(gè)n行1列的零矩陣fori=1:nforj=1:msum2(i)=sum2(i)+A(j,i);%求每列信碼之和x=sum2(i);endifl==0;%偶校驗(yàn)ifrem(x,2)==1;%求余數(shù)指令A(yù)(m+1,i)=1;%校驗(yàn)位定義為1elseA(m+1,i)=0;%否則定義為0endendifl==1%奇校驗(yàn)ifrem(x,2)==1%求余數(shù)指令A(yù)(m+1,i)=0;elseA(m+1,i)=1;endendendA%顯示加入校驗(yàn)位之后的信碼C=A;elseifl==9fprintf('退出校驗(yàn)~\n');%設(shè)置顯示格式break;%跳出循環(huán)elsefprintf('非法輸入??！\n');continue;%結(jié)束本次循環(huán)endend%奇偶校驗(yàn)%行校驗(yàn)ifl==0%偶校驗(yàn)是否正確fprintf('改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼(改動(dòng)1行1列和2行3列)’)；A(1,1)=~A(1,1);A(2,3)二~A(2,3);A%顯示改動(dòng)過的數(shù)據(jù)fprintf('行校驗(yàn)結(jié)果：\n')sum1=zeros(1,m);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣fori=1:mforj=1:(n+1)%求第i行各位相異或的結(jié)m果sum1(i)=sum1(i)+A(i,j);x=sum1(i);endifrem(x,2)==0%正確fprintf('檢查正確~\n');else%錯(cuò)誤fprintf('檢查錯(cuò)誤！！\n');endendendifl==1%奇校驗(yàn)是否正確fprintf('改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼(改動(dòng)1行3列和3行1列)\n');A(1,3)=~A(1,3);A(3,1)二?A(3,1);Afprintf('行校驗(yàn)結(jié)果：\n')sum1=zeros(1,m);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣fori=1:mforj=1:(n+1)%求第i行各位相異或的結(jié)果sum1(i)=sum1(i)+A(i,j);x=sum1(i);endifrem(x,2)==1%正確fprintf('檢查正確~\n');else%錯(cuò)誤fprintf('檢查錯(cuò)誤?。n');endendend%列校驗(yàn)ifl==0%偶校驗(yàn)是否正確fprintf('\n列校驗(yàn)結(jié)果：\n')sum2=zeros(n,1);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣fori=1:nforj=1:(m+1)%求第i列各位相異或的結(jié)m果sum2(i)=sum2(i)+A(j,i);x=sum2(i);endifrem(x,2)==0%正確fprintf('檢查正確~\n');else%錯(cuò)誤fprintf('檢查錯(cuò)誤?。n');endendendifl==1%奇校驗(yàn)是否正確fprintf('\n列校驗(yàn)結(jié)果：\n')sum2=zeros(n,1);%zeros(1,m)創(chuàng)建一個(gè)1行m列的零矩陣fori=1:nforj=1:(m+1)%求第i列各位相異或的結(jié)m果sum2(i)=sum2(i)+A(j,i);x=sum2(i);endifrem(x,2)==1%正確fprintf('檢查正確~\n');else%錯(cuò)誤fprintf（'檢查錯(cuò)誤?。n'）;endendendend程序運(yùn)行結(jié)果（單向校驗(yàn)）1）CommandWindow窗口顯示結(jié)果請(qǐng)輸入行：4請(qǐng)輸入列：8A=01001010100011001111110101110111請(qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)（0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)9:結(jié)束校驗(yàn)）：4非法輸入??！請(qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)（0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)9：結(jié)束校驗(yàn)）：5非法輸入?。≌?qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)（0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)9：結(jié)束校驗(yàn)）：1補(bǔ)校驗(yàn)位：A=010010100100011000111111010011101111改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼（改動(dòng)1行3列和3行1列）A=0110101001000110000 1 1 1 1 1 0 1 00 1 1 1 0 1 1 1 1檢查錯(cuò)誤！！檢查正確?檢查錯(cuò)誤！！檢查正確?請(qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)（0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)9:結(jié)束校驗(yàn)）：0補(bǔ)校驗(yàn)位：A=010010101100011001111111011011101110改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼（改動(dòng)1行1列和2行3列）110010101101011001111111011011101110檢查錯(cuò)誤?。z查錯(cuò)誤??！檢查正確?檢查正確?請(qǐng)選擇奇偶校驗(yàn)（0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)9:結(jié)束校驗(yàn)）：9退出校驗(yàn)?2）運(yùn)行結(jié)果分析首先由randint（m,n）產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)m行n列二進(jìn)制信碼AA=0 1 0 0 1 0 1 01 0 0 0 1 1 0 01 1 1 1 1 1 0 10 1 1 1 0 1 1 1提示鍵入信息“（0：偶校驗(yàn)1：奇校驗(yàn)9:結(jié)束校驗(yàn)）”鍵入其他字符，提示“非法輸入!”跳轉(zhuǎn)到循環(huán)開始。鍵入1進(jìn)行奇校驗(yàn)，輸出一個(gè)補(bǔ)奇校驗(yàn)位的信碼矩陣AA=010010100100011000111111010011101111由此看出補(bǔ)校驗(yàn)位之后每行之和均為奇數(shù)。然后進(jìn)入誤碼形成信碼矩陣A改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼（改動(dòng)1行3列和3行1列）011010100100011000011111010011101111進(jìn)行奇校驗(yàn)，每行之和不為奇數(shù)的信碼出錯(cuò)。由于改變了第一行和第三行的信碼，所以結(jié)果第一行和第三行校驗(yàn)錯(cuò)誤。鍵入0進(jìn)行偶校驗(yàn)輸出一個(gè)補(bǔ)奇校驗(yàn)位的信碼矩陣AA=010010101100011001111111011011101110由此看出補(bǔ)校驗(yàn)位之后每行之和均為偶數(shù)。然后進(jìn)入誤碼形成信碼矩陣A改動(dòng)結(jié)果，產(chǎn)生誤碼（改動(dòng)1行1列和2行3列）110010101101011001111111011011101110進(jìn)行偶校驗(yàn)，每行之和不為偶數(shù)的信碼出錯(cuò)。由于改變了第一行和第二行的信碼，所以結(jié)果第一行和第二行校驗(yàn)錯(cuò)誤。鍵入9，退出校驗(yàn)。雙向校驗(yàn)與單向校驗(yàn)原理仿真相差無幾，只是多了一項(xiàng)垂直校驗(yàn)，在此不再贅述。六、 總結(jié)奇偶校驗(yàn)法并不是一種安全的檢錯(cuò)方法，其識(shí)別錯(cuò)誤的能力較低。假如發(fā)生錯(cuò)誤的位數(shù)為奇數(shù)，那么錯(cuò)誤可以被識(shí)別，而當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤的位數(shù)為偶數(shù)時(shí)，錯(cuò)誤就無法被識(shí)別了，這是因?yàn)殄e(cuò)誤互相抵消了。數(shù)位的錯(cuò)誤，以及大多數(shù)涉及偶數(shù)個(gè)位的錯(cuò)誤都有可能檢測(cè)不出來。然而，在數(shù)據(jù)傳輸中一位出錯(cuò)的機(jī)會(huì)最多，并且由于奇偶校驗(yàn)方便簡(jiǎn)單，故在數(shù)據(jù)傳輸中常常使用奇偶校驗(yàn)法。奇偶校驗(yàn)分為單項(xiàng)校驗(yàn)和雙向校驗(yàn)，相比之下雙向校驗(yàn)的校驗(yàn)?zāi)芰Ω鼜?qiáng)，自然實(shí)現(xiàn)起來就比單項(xiàng)校驗(yàn)更加復(fù)雜。在實(shí)際傳輸中，如果對(duì)于傳輸要求較高的應(yīng)用中，奇偶校驗(yàn)就不再適用，因?yàn)槠媾夹ｒ?yàn)即使發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤也不能糾正錯(cuò)誤，在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，只能要求重發(fā)。有些檢錯(cuò)方法具有糾錯(cuò)能力，比如說循環(huán)冗余（CRC）檢錯(cuò)等。七、 體會(huì)由于題目出了點(diǎn)小差錯(cuò)，先是花了些時(shí)間去了解CRC