实验四纠错码Hamming码编译码(新)

实验四纠错码Hamming码编译码

一、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：

1110100

H=0111010

1101001

其相应的生成矩阵为：

1000101

0100111

G=

0010110

0001011

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。

表3.4.1 （7，4）汉明编码输入数据与监督码元生成表

二、实验仪器

1、1 JH5001通信原理综合实验系统一台

2、20MHz双踪示波器一台

三、实验目的

1、通过纠错编解码实验，加深对纠错编解码理论的理解；

四、实验内容

准备工作

（1）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）；；

设置m序列方式为（M_SEL1拔除、M_SEL0接入），此时m序列输出为全1码。

（2）将汉明译码模块内输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在（右端），输入信号直接来自汉明编码模块；将译码器使能开关KW03设置在工作位置0N（左端）。

1.编码规则验证

（1）用示波器同时观测编码输入信号TPC03波形和编码输出波形TPC05，观测是否符合汉明编码规则（参见表3.4.1所示）。

（2）设置m序列方式为（10：M_SEL1插入、M_SEL0拔下），此时m序列输出为16进制码0000~1111（参见表3.4.2所示）。通过接入M-PAUSE跳线，选择某一静态

码。用示波器同时观测编码输入信号TPC01波形和编码输出波形TPC05，观测时

以TPC01同步，观测是否符合汉明编码规则。

（3）设置其它m序列方式，重复上述测量步骤。

注：m序列周期因非4bit的倍数，所以输入的4bit数据为其周期内的某一段截取码字。

2.译码数据输出测量

（1）用示波器同时观测汉明编码模块的编码输入信号TPC03波形和汉明译码模块译码输出m序列波形TPW06，测量译码输出数据与发端信号是否保持一致，以及

延时。

（2）设置不同的m序列方式，重复上述实验，验证汉明编译码的正确性。

3.译码同步过程观测

将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的编码使能开关插入（H_EN）。将汉明译码模块的输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在2_3位置（右端），输入信号直接来自汉明编码模块。

（1）用示波器检测汉明译码模块内错码检测指示输出波形TPW03。将汉明编码模块内工作方式选择开关SWC01的编码使能开关断开（H_EN），使汉明译码模块失步，

观测TPW03变化；将编码使能开关插入（H_EN），观测汉明译码的同步过程，

记录测量结果。

（2）将输入数据换为其它测试码型，重复上述测量步骤，分析测量结果。

4.发端加错信号观测

将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的编码使能开关插入（H_EN）。将汉明译码模块内输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置（右端），输入信号直接来自汉明编码模块；将译码器使能开关KW03设置在工作位置0N（左端）。加的错码个数设置参见表3.4.3 （1）无加错：用示波器同时测量编码输出TPC03和汉明译码模块内错码位置指示输出波形TPW05的波形。此时无错码。

（2）末位错1bit: 将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的加错开关E_MOD0接入，产生1位错码，定性观测明译码能否检测出错码，记录结果。

（3）首位错1bit; 将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的加错开关E_MOD1接入，产生2位错码，定性观测明译码能否检测出错码，记录结果。

（4）错2bit: 将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的加错开关E_MOD0、E_MOD1都插入，定性观测明译码能否检测出错码，记录结果。

5.收端错码检测能力观测和错码纠错性能测量

将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的编码使能开关插入（H_EN），将输入数据选择为任意一种测试码型。将汉明译码模块内输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在（右端）；将译码器使能开关KW03设置在工作位置0N（左端）。

错码个数从1bit 到2bit分别开始。

用示波器同时观察TPC03和TPW06,观察7/4汉明码的纠错能力。

五、实验报告

1、画出输入为0/1码、00/11码和1110010 m序列码的汉明编码输出波形。

2、分析整理测试数据。

3、纠错译码时为什么要同步？如何同步？

4、纠错编码对误码率有何影响？

5、Hamming码有何优点和局限？