汉明码系统作业

一、实验原理和电路说明

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=2 m-1 最小码距d=3

信息码位k=2 m -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

0010110

0001011

G=

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。

a6

a5

a4

a3

a2

a1

a0 a

a

a

a

图1汉明编码器电原理图

a

a

a

a

a

a

a3

图2汉明译码器电原理图

表1 （7，4）汉明编码输入数据与监督码元生成表

a6bit，其次是a5、a4……，最后输出a0位。

二、实验仪器

1、Z H5001通信原理综合实验系统一台

2、20MHz双踪示波器一台

3、Z H9001型误码测试仪（或GZ9001型）一台

4、频谱测量仪一台

三、实验内容

1.编码规则验证

（1）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（参见表4.4.1所示）。注意此时输入、

输出数据速率不同，输入数据速率为32Kbps，输出数据速率为56Kbps。

（2）设置m序列方式为10：（M_SEL2插入、M_SEL1拔下），此时m序列输出为11/00码（参见表4.4.2所示）。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：其它两种m序列周期因非4bit的倍数，观测时要仔细调整示波器才能观测。

2.译码数据输出测量

（1）用示波器同时观测汉明编码输入TPC01波形和汉明译码输出m序列波形TPW07，观测时以TPC01同步。测量译码输出数据与发端信号是否保持一致。

（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。

问题与思考：（KO01置于左边，K501置于右边）当m序列产生输出0/1码或00/11码或7位m序列时（都是短周期数据），观测编译码信号是否一致。然后保持设置不变，将实验箱关机后再开机。有可能发生译码输出与编码数据不一致。如不一致，可将SWC01中的M_SEL1和M_SEL2两个开关都插入（输入测试信号为15位的长m序列），就可正确译码。然后，再拔去M-SEL2, 改变输入为7位短m序列，仍能正确译码；或者将KC01中的选择开关从m序列改到CVSD一段时间（加入一段随机码），然后再改回到m序列也可正确译码。这是为什么？（参阅表3.4.1进行分析）在实际通信中如何解决这问题？

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）；ADPCM数据有效（ADPCM）。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ADPCM数据换为m序列，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）；ADPCM数据有效（ADPCM）。将汉明译码模块内输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在LOOP 位置（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）。

（1）用示波器同时测量汉明编码模块内加错指示TPC03和汉明译码模块内错码检测指示输出波形TPW03的波形，观测时以TPC03同步。此时无错码。

（2）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）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）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，产生更多错码，定性观测明译码能否检测出错码和失步，记录结果。

5.收端错码检测能力观测和错码纠错性能测量

首先通过菜单将调制方式设置为BPSK（或DBPSK）方式；将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的编码使能开关插入（H_EN），ADPCM数据断开（ADPCM）；将输入数据选择开关KC01设置在同步数据输入DT-SYS (最左端)。将汉明译码模块内输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在LOOP位置（右端）；将译码器使能开关KW03设置在工作位置0N（左端）。将误码仪RS422端口通过转换电缆与实验箱同步模块的JH02插座连接。

（1）加电后将误码仪模式设置“连续”，接口时钟选择设置“外时钟”，接口类型选择“RS422”方式。按“测试”键进入测试，测量误码率。

（2）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，测量误码率，看汉明编译码系统能否纠1位错码，记录结果。

（3）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，测量误码率，看汉明编译码系统能否纠2位错码，记录结果。

（4）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，产生更多错码，测量误码率，记录结果。

四、实验报告

1、画出输入为0/1码汉明编码输出波形