1、通信原理實(shí)驗(yàn)電子信息工程學(xué)院通信原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十五漢明編碼和譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備(1)預(yù)習(xí)本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。(2)熟悉實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)附錄B和附錄C中實(shí)驗(yàn)箱面板分布及測(cè)試孔位置相關(guān)模塊的跳線(xiàn)狀態(tài)。(3)實(shí)驗(yàn)前重點(diǎn)熟悉的內(nèi)容：漢明碼的編碼規(guī)則、漢明碼的糾錯(cuò)能力(4)思考題。1)什么是漢明碼？它能糾幾位錯(cuò)碼？它有什么特點(diǎn)？漢明碼是一種能夠糾正一位錯(cuò)碼且編碼效率較高的線(xiàn)性分組碼。它可以糾正一位錯(cuò)碼。2)本實(shí)驗(yàn)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？為漢明編碼器的輸入信號(hào)選擇m序列信號(hào)時(shí)，跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)SWCO1KCO圳何漢明編碼器的輸入信號(hào)選擇來(lái)自ADPC限塊的ADPCMf號(hào)時(shí)，跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)

2、如何設(shè)置？漢明編碼器的輸入數(shù)據(jù)速率為32kbps,輸出數(shù)據(jù)率為56kbps。m序列時(shí)，選擇ADPCIW字由工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO中的ADPC股態(tài)決定，通信原理實(shí)驗(yàn)當(dāng)處于ADPCMt態(tài)時(shí)(插入跳線(xiàn)器)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握漢明碼編譯碼原理。(2)掌握漢明碼糾錯(cuò)檢錯(cuò)原理。(3)通過(guò)糾錯(cuò)編解碼實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)糾錯(cuò)編解碼理論的理解。三、實(shí)驗(yàn)儀器(1) ZH5001AA信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(2) 20MH數(shù)蹤示波器四、基本原理差錯(cuò)控制編碼的基本原理是：由發(fā)送端的信道編碼器在信息碼元序列中增加一些監(jiān)督碼元。這冗余的碼元與信息之間以某種確定的規(guī)則建立校驗(yàn)關(guān)系，使接收端可以利用這種關(guān)系由信道譯碼器來(lái)發(fā)現(xiàn)或糾正可

3、能存在的錯(cuò)碼。不同的編碼方法有不同的檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力。為了糾正位錯(cuò)碼，在分組碼中最少要加入多少監(jiān)督位才可行呢？編碼效率能否提高呢？從這種思想出發(fā)進(jìn)行研究，便導(dǎo)致了漢明碼的誕生。漢明碼是一種能夠糾正一位錯(cuò)碼且編碼效率較高的線(xiàn)性分組碼。下面介紹漢明碼的編碼原理。通信原理實(shí)驗(yàn)一般來(lái)說(shuō)，若碼長(zhǎng)為n,信息位數(shù)為k,記作（n,k）碼，則監(jiān)督位數(shù)rnk,如果希望用r個(gè)監(jiān)督位構(gòu)造出r個(gè)監(jiān)督關(guān)系式來(lái)指示一位錯(cuò)碼的n種可能位置，則要求2r1n或2rkr1通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的糾錯(cuò)碼系統(tǒng)采用（7,4）漢明碼。用a6a53ao表示這7個(gè)碼元，用§、SS3表小3個(gè)監(jiān)督關(guān)系式中的校正子，則SS2s3的值與碼元間

4、構(gòu)成偶數(shù)監(jiān)督關(guān)系：Ga68584a2S2a4%a3a1S3a6a5a3a0在發(fā)送端編碼時(shí)，信息位a6、a5、a4和a3的值決定于輸入信號(hào)，因此它們是隨機(jī)的。監(jiān)督位a?、ai和a。應(yīng)根據(jù)信息位的取值按監(jiān)督關(guān)系來(lái)確定，即監(jiān)督位應(yīng)使以上=式中§、S2、S3的值為零（表示變成的碼組中應(yīng)無(wú)錯(cuò)碼），即a6a5a4a20a5a4a3a10a6a5a3a。0上式經(jīng)移項(xiàng)運(yùn)算，解出監(jiān)督位a2%a5a4aa5a4a3a°aa5a3給定信息位后，可直接按上式算出監(jiān)督位，其結(jié)果如下表通信原理實(shí)驗(yàn)第4頁(yè)信息位監(jiān)督位信息位監(jiān)督位a6a5a4a3a2a1a0a6a5a4a3a2ala00000000100

5、010100010111001110001011010100110011101101100001001111100010010110011010010110001111010001110101111111接收端收到每個(gè)碼組后，先按式（12-2）式（12-4）計(jì)算出S、S2、S3,再按上表判斷錯(cuò)碼情況。例如，若接收碼組為0000011,按式（12-2）式（12-4）計(jì)算可得6=0、S2=1、S31。由于§S2s3等于011,故可知在a3位有一錯(cuò)碼。按上述方法構(gòu)造的碼稱(chēng)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(gè)錯(cuò)碼或檢測(cè)兩個(gè)錯(cuò)碼。漢明碼有以下特點(diǎn)：通信原理實(shí)驗(yàn)碼長(zhǎng)

6、n2m1最小碼距d=3信息碼位k2nmi糾錯(cuò)能力t=1監(jiān)督碼位rnkm這里，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所示。漢明編碼模塊實(shí)驗(yàn)電路工作原理描述如下。1 .輸入數(shù)據(jù)漢明編碼輸入數(shù)據(jù)可以來(lái)自ADPCM模塊的ADPC俑字，或來(lái)自同步數(shù)據(jù)端口數(shù)據(jù)、異步端口數(shù)據(jù)、CVSDS碼數(shù)據(jù)、m序列。選擇ADPCM碼字由工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO中的ADPC峽態(tài)決定，當(dāng)處于ADPCM狀態(tài)時(shí)（插入跳線(xiàn)器），漢明編碼器對(duì)ADPCM1號(hào)編碼否則處于非ADPCM狀態(tài)時(shí)（拔除跳線(xiàn)器）,輸入編碼數(shù)據(jù)來(lái)自開(kāi)關(guān)KCO機(jī)設(shè)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)、CV

7、SDS碼、m序列。通信原理實(shí)驗(yàn)第6頁(yè)2 .m序列發(fā)生器m序列用于測(cè)試漢明編碼規(guī)則，輸出數(shù)據(jù)信號(hào)與開(kāi)關(guān)SWCO1置如卜表。«122統(tǒng)線(xiàn)署SWC口】與產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)咤捷期M甌L2H-DM_SEL1-匚二m字灼0/1M00/11制1110010虎馴長(zhǎng)3 .編碼使能開(kāi)關(guān)此開(kāi)關(guān)應(yīng)與接收端漢明譯碼器使能開(kāi)關(guān)同步使用，該開(kāi)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(shí)，ADPCMPCVSD舌音數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)調(diào)制解調(diào)信道通話(huà)，這是因?yàn)榫幋a速率與信道速率不匹配。4 .錯(cuò)碼產(chǎn)生錯(cuò)碼產(chǎn)生專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于測(cè)量漢明譯碼器的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)性能。輸出錯(cuò)碼與開(kāi)關(guān)S

8、WCO1置如下表所示。通信原理實(shí)驗(yàn)第7頁(yè)益12-3跋線(xiàn)器SWC01與播入錯(cuò)碼信屋卻呼SWl01it置玳缶E_it11一E_M()bl口口匚口Q-輔料竽利Jt情悄蠟1位相錯(cuò)碼可以用示波器從錯(cuò)碼指示端口TPC0艱測(cè)。漢明編碼模塊各測(cè)試點(diǎn)定義如下。(1) TPCO1輸入數(shù)據(jù)。(2) TPC02輸入時(shí)鐘。(3) TPC03錯(cuò)碼指示(無(wú)加錯(cuò)時(shí)，該點(diǎn)為低電平)。(4) TPC04編碼模塊/U出時(shí)鐘(56kHz/BPSK/DBPSK)(5) TPC05編碼模塊/U出數(shù)據(jù)(56kbtps/BPSK/DBPSK。漢明編碼模塊電路功能組成框圖見(jiàn)圖12-2。通信原理實(shí)驗(yàn)時(shí)腫Abreu同好融相片播劉如»岸啊

9、TPCH-TFR?TFiJl.xx口sr<tncois4cui0n-2保岬端碼模塊電路功靛如成雇國(guó)漢明譯碼模塊實(shí)驗(yàn)電路工作原理描述如下1 .輸入信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)KW01KW0用于選擇輸入信號(hào)和時(shí)鐘是來(lái)自解調(diào)器信道或直接來(lái)自漢明編碼模塊。當(dāng)KW01KW0歿置在1-2位置（CH左端），則輸入信號(hào)來(lái)自信道開(kāi)關(guān)KW01KW0歿置在2_3位置（LOOP右端）則輸入信號(hào)來(lái)自漢明編碼模塊。2 .漢明譯碼器主要由用/并變換器、校正子生成器、3/8譯碼器和糾錯(cuò)電路構(gòu)成該電路專(zhuān)門(mén)由一個(gè)CPLD（EPM7128實(shí)現(xiàn)。3 .漢明譯碼使能開(kāi)關(guān)SW0訃H-EN與發(fā)端編碼使能開(kāi)關(guān)同步使用通信原理實(shí)驗(yàn)漢明譯碼模塊各測(cè)試

10、點(diǎn)定義如下。TPWQ1輸入時(shí)鐘（56kHz）。TPW02輸入數(shù)據(jù)（56kbps）。TPW03檢測(cè)錯(cuò)碼指示。TPW04輸出時(shí)鐘。TPW05CVS限據(jù)輸出。TPW06同步數(shù)據(jù)輸出。TPW07m序列輸出。TPW08異步數(shù)據(jù)輸出。漢明譯碼模塊電路功能組成框圖見(jiàn)圖12-3=TH*口1：T”IJ2-IIIMirrizr輸中時(shí)仲:K打加科甫;FAJ'lwJr*o5C%UTH崎同，TPv7p序IPTDR1*112-3阻用iFM梗埃也新功征到成N網(wǎng)五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通信原理實(shí)驗(yàn)第10頁(yè)（一）準(zhǔn)備工作（1）首先通過(guò)菜單將調(diào)制方式設(shè)置為BPS瞰DBPS®式；將漢明編碼模塊內(nèi)工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO中：編

11、碼使能開(kāi)關(guān)插入（HEN,ADPCM數(shù)據(jù)斷開(kāi)（ADPCM）加錯(cuò)開(kāi)關(guān)EMODOEMOD均拔出接入；將輸入數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)KCO儀:置在m序列（DTM拉置，設(shè)置m序列方式為00（MSELf口MSEL1拔下），此時(shí)m序列輸出為1/0碼。（2）將漢明譯碼模塊內(nèi)輸入信號(hào)和時(shí)鐘選擇開(kāi)關(guān)KWO1KW0船置在LOOW置（右端），輸入信號(hào)直接來(lái)自漢明編碼模塊（不通過(guò)調(diào)制、信道、解調(diào)）；將譯碼器使能開(kāi)關(guān)KW03s置在工作位置ON（左端）。*«*.A'A.SWC01T_ENADPCMM_SEL2MSKLlE_MODOEMODL圖12-1漢明編碼模塊1：作方式選擇跳線(xiàn)（二）編碼規(guī)則驗(yàn)證（1）用示波器同時(shí)觀(guān)

12、測(cè)編碼輸入信號(hào)TPCO被形和編碼輸出波形TPC05觀(guān)測(cè)時(shí)以TPCO伺步，觀(guān)測(cè)是否符合漢明編碼規(guī)則（參見(jiàn)表12-1）。注意此時(shí)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)10通信原理實(shí)驗(yàn)第11頁(yè)速率為56kbps。上方為T(mén)PC01波形，下方為T(mén)PC05K形:可見(jiàn)上方數(shù)據(jù)為：1100TPC05®碼波形數(shù)據(jù)為：1100010對(duì)比上面編碼表，可以看出，是正確的。（2）設(shè)置m序列方式為10（MSEL漪入、MSEL1®下），此時(shí)m序列輸出為11/00碼（參見(jiàn)表12-1）。用示波器同時(shí)觀(guān)測(cè)編碼輸入信號(hào)TPCO1波形和編碼輸出波形TPC05觀(guān)測(cè)時(shí)以TPCO伺步，觀(guān)測(cè)是否符合

13、漢明編碼規(guī)則上方為T(mén)PC01波形，下方為T(mén)PC05®形:11第12頁(yè)通信原理實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)上方數(shù)據(jù)為：1100TPC0面碼波形數(shù)據(jù)為：1100010對(duì)比上面編碼表，可以看出，是正確的。(三)譯碼數(shù)據(jù)輸出量(1)設(shè)置m序列方式為11(MSEL2MSEL1勻插入用示波器同時(shí)觀(guān)測(cè)漢明編碼模塊的編碼輸入信號(hào)TPCO被形和漢明譯碼模塊譯碼輸出m序列波形TPW07觀(guān)測(cè)時(shí)以TPCO伺步。測(cè)量譯碼輸出數(shù)據(jù)與發(fā)端信號(hào)是否保持一致。注意：輸出波形與輸入波形之間有時(shí)延。記錄輸出波形和輸入波形。上方為T(mén)PC01波形，下方為T(mén)PW0被形：12通信原理實(shí)驗(yàn)第13頁(yè)可見(jiàn)上方數(shù)據(jù)為：1101011110001001101

14、TPW07單碼輸出波形數(shù)據(jù)為：1111000100110101111可以看出，兩者之間存在6個(gè)碼元的延遲。（四）譯碼同步過(guò)程觀(guān)測(cè)將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO的編碼使能開(kāi)關(guān)插入（H_EN;ADPC敝據(jù)有效（ADPC慚漢明譯碼模塊的輸入信號(hào)和時(shí)鐘選擇開(kāi)關(guān)KW01KW0的置在23位置（右端），輸入信號(hào)直接來(lái)自漢明編碼模塊。（1）用示波器檢測(cè)漢明譯碼模塊內(nèi)錯(cuò)碼檢測(cè)指示輸出波形TPW03將13通信原理實(shí)驗(yàn)第14頁(yè)漢明編碼模塊內(nèi)工彳方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO的編碼使能開(kāi)關(guān)斷開(kāi)（H_EN使?jié)h明譯碼模塊失步，觀(guān)測(cè)TPW0變化；將編碼使能開(kāi)關(guān)插入（H_EN,觀(guān)測(cè)漢明譯碼的同步過(guò)程，記錄測(cè)量結(jié)果。可以看到，失

15、步后TPW0：輸出指示一連串的錯(cuò)誤。當(dāng)重新插上H_EN后，TPW03&出為零，指示沒(méi)有錯(cuò)誤。（五）發(fā)端加錯(cuò)信號(hào)和漢明譯碼檢錯(cuò)能力觀(guān)測(cè)用示波器同時(shí)測(cè)量漢明編碼模塊內(nèi)加錯(cuò)指示TPC03W漢明譯碼模塊內(nèi)錯(cuò)碼檢測(cè)指示輸出波形TPW0的波形，觀(guān)測(cè)時(shí)以TPC03同步。（1）將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO的加錯(cuò)開(kāi)關(guān)E_MOD0E_MOD1拔出，此時(shí)無(wú)錯(cuò)碼，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC03®形，下方為T(mén)PW0皺形：14通信原理實(shí)驗(yàn)第15頁(yè)(2)將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO1加錯(cuò)開(kāi)關(guān)E_MOD0入、產(chǎn)生1位錯(cuò)碼，定性觀(guān)測(cè)明譯碼能否檢測(cè)出錯(cuò)碼，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC0縱形，下方為T(mén)P

16、W0皺形:15第16頁(yè)通信原理實(shí)驗(yàn)(3)將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO1加錯(cuò)開(kāi)關(guān)E_MOR1產(chǎn)生2位錯(cuò)碼，定性觀(guān)測(cè)明譯碼能否檢測(cè)出錯(cuò)碼，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC03®形，下方為T(mén)PW0皺形:16第17頁(yè)通信原理實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)兩位錯(cuò)碼時(shí)發(fā)端和收端都有錯(cuò)誤提示輸出。但電平寬度不變。（4）將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCCffl加錯(cuò)開(kāi)關(guān)E_MOD0E_MOD1B插入產(chǎn)生更多錯(cuò)碼，定性觀(guān)測(cè)明譯碼能否檢測(cè)出錯(cuò)碼和失步，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC0縱形，下方為T(mén)PW0皺形：可見(jiàn)兩位錯(cuò)碼時(shí)發(fā)端和收端都有錯(cuò)誤提示輸出。但電平寬度不變。但是這時(shí)的錯(cuò)誤提示實(shí)際上是錯(cuò)誤的。（六）漢明譯碼糾錯(cuò)性能量漢明編碼

17、的輸入信號(hào)設(shè)置m序列方式為11（MSEL2MSEL1勻插入）；用示波器同時(shí)觀(guān)測(cè)漢明編碼模塊的輸入信號(hào)TPCO被形和漢明譯碼模塊譯碼輸出m序列波形TPW07觀(guān)測(cè)時(shí)以TPCO伺步。17第18頁(yè)通信原理實(shí)驗(yàn)(1)將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO的加錯(cuò)開(kāi)關(guān)E_MODOE_MOD1拔出，此時(shí)無(wú)錯(cuò)碼，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC01波形，下方為T(mén)PW0被形：可見(jiàn)沒(méi)有錯(cuò)碼時(shí)收端可以正常工作，解碼正常。(2)將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO1加錯(cuò)開(kāi)關(guān)E_MOD接入，產(chǎn)生1位錯(cuò)碼，定性觀(guān)測(cè)漢明編譯碼系統(tǒng)能否糾1位錯(cuò)碼，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC01波形，下方為T(mén)PW0破形:18第19頁(yè)通信原理實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)一位錯(cuò)碼時(shí)收端可以將錯(cuò)碼糾正，輸出任然正常。(3)將漢明編碼模塊工作方式選擇開(kāi)關(guān)SWCO1加錯(cuò)開(kāi)關(guān)EMOD接入，產(chǎn)生2位錯(cuò)碼，定性觀(guān)測(cè)漢明編譯碼系統(tǒng)能否糾2位錯(cuò)碼，記錄結(jié)果。上方為T(mén)PC01波形，下方為T(mén)PW0破形:可見(jiàn)兩位錯(cuò)碼時(shí)收端有部分情況可以正常解