漢明碼系統(tǒng)試驗

1、漢明碼系統(tǒng)實驗一 實驗?zāi)康?通過糾錯編解碼實驗，加深對糾錯編解碼理論的理解；二 實驗內(nèi)容 糾錯編解碼 三 實驗儀器 1.JH5001通信原理綜合實驗系統(tǒng)2. 20Mhz cs-4125A雙蹤示波器四 實驗原理差錯控制編碼的基本作法是：在發(fā)送端被傳輸?shù)男畔⑿蛄猩细郊右恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息之間以某種確定的規(guī)則建立校驗關(guān)系。接收端按照既定的規(guī)則檢驗信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，一旦傳輸過程中發(fā)生差錯，則信息碼元與監(jiān)督碼元之間的校驗關(guān)系將受到破壞，從而可以發(fā)現(xiàn)錯誤，乃至糾正錯誤。通信原理綜合實驗系統(tǒng)中的糾錯碼系統(tǒng)采用漢明碼（7，4）。所謂漢明碼是能糾正單個錯誤的線性分組碼。它有以下特點：碼

2、長n=2m-1最小碼距d=3信息碼位k=2n-m-1糾錯能力t=1監(jiān)督碼位r=n-k這里m位2的正整數(shù)，給定m后，既可構(gòu)造出具體的漢明碼（n，k）。漢明碼的監(jiān)督矩陣有n列m行，它的n列分別由除了全0之外的m位碼組構(gòu)成，每個碼組只在某列中出現(xiàn)一次。系統(tǒng)中的監(jiān)督矩陣如下圖所示：其相應(yīng)的生成矩陣為：漢明譯碼的方法，可以采用計算校正子，然后確定錯誤圖樣并加以糾正的方法。圖 1和圖 2給出漢明編碼器和譯碼器電原理圖。表 1 （7，4）漢明編碼輸入數(shù)據(jù)與監(jiān)督碼元生成表4位信息位a6, a5, a4, a33位監(jiān)督碼元a2, a1, a04位信息位a6, a5, a4, a33位監(jiān)督碼元a2, a1, a0

3、0000000100010100010111001110001011010100110011101101100001001111100010010110011010010110001111010001110101111111表 1為（7，4）漢明編碼輸入數(shù)據(jù)與監(jiān)督碼元生成表。編碼輸出數(shù)據(jù)最先輸出是a6bit，其次是a5、a4，最后輸出a0位。漢明編譯碼模塊實驗電路功能組成框圖見圖 4和圖 5所示。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)：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)、CVSD編碼數(shù)據(jù)、m序列。選擇ADPCM碼字由工作

4、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(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)、CVSD編碼數(shù)據(jù)、m序列。2、 m序列發(fā)生器：m序列用于測試漢明編碼規(guī)則，輸出信號與開關(guān)KWC01位置表 2所示：3、 編碼使能開關(guān)：此開關(guān)應(yīng)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。需注意：漢明碼編碼器不工作時，ADPCM和CVSD話音數(shù)據(jù)無法通話，這是因為編碼速率與信道速率不匹配

5、。4、 錯碼產(chǎn)生：錯碼產(chǎn)生專門設(shè)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)KWC01位置參見表 3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：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/BPSK/DBPSK）5、 TPC05：編碼模塊輸出數(shù)據(jù)（56Kbtps/BPSK/DBPSK）漢明譯碼模塊實驗電路工作原理描述如下：1、 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、KW

6、02設(shè)置在1_2位置（CH：左端），則輸入信號來自信道；開關(guān)KW01、KW02設(shè)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：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。該電路專門由一個CPLD（EPM7128）實現(xiàn)。3、 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。漢明譯碼模塊各測試點定義：1、 TPW01：輸入時鐘（56KHz BPSK/DBPSK）2、 TPW02：輸入數(shù)據(jù)（56Kbtps BPSK/DBPSK）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

7、：同步數(shù)據(jù)輸出7、 TPW07：m序列輸出8、 TPW08：異步數(shù)據(jù)輸出五 實驗步驟 準備工作：（1）首先通過菜單將調(diào)制方式設(shè)置為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）；將輸入數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KC01設(shè)置在m序列（DT_M）位置；設(shè)置m序列方式為（00：M_SEL2和M_SEL1拔下），此時m序列輸出為1/0碼。（2）將漢明譯碼模塊內(nèi)輸入信號和時鐘選擇開關(guān)KW01、KW02設(shè)置在LOOP位置（右端），輸入信號直接來自漢明編碼模塊；將譯碼器使能開關(guān)KW03設(shè)置在工作位置0N（左端）。1. 編碼規(guī)則驗證（1

8、） 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（參見表 1所示）。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。（2） 設(shè)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（參見表 2所示）。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。（3） 設(shè)置其它m序列方式，重復(fù)上述測量步驟。注：其它兩種m序列周期因非4bit的倍數(shù)，觀測時要仔細調(diào)整示波器才能觀測。2. 譯碼數(shù)據(jù)輸

9、出測量（1） 用示波器同時觀測漢明編碼模塊的編碼輸入信號TPC01波形和漢明譯碼模塊譯碼輸出m序列波形TPW07，觀測時以TPC01同步。測量譯碼輸出數(shù)據(jù)與發(fā)端信號是否保持一致。（2） 設(shè)置不同的m序列方式，重復(fù)上述實驗，驗證漢明編譯碼的正確性。問題與思考：當m序列產(chǎn)生輸出0/1碼或00/11碼或7位周期序列時（都是短周期性數(shù)據(jù)），觀測譯碼接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信號一致，此時保持跳線開關(guān)和設(shè)置不變，將通信原理實驗箱關(guān)機后在開機。此時有可能發(fā)生譯碼輸出數(shù)據(jù)與編碼數(shù)據(jù)有不一致。如不一致，可將SWC01中的ADPCM開關(guān)插入再斷開（加入一段隨機數(shù)據(jù)，此時須將KO01置于左邊，K501置于右邊），此時譯碼輸出

10、數(shù)據(jù)與編碼數(shù)據(jù)又一致，這是為什么（參照表 1進行分析）？在實際通信中如何解決這問題？3. 譯碼同步過程觀測將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān)SWC01的編碼使能開關(guān)插入（H_EN）；ADPCM數(shù)據(jù)有效（ADPCM）。將漢明譯碼模塊的輸入信號和時鐘選擇開關(guān)KW01、KW02設(shè)置在2_3位置（右端），輸入信號直接來自漢明編碼模塊。（1） 用示波器檢測漢明譯碼模塊內(nèi)錯碼檢測指示輸出波形TPW03。將漢明編碼模塊內(nèi)工作方式選擇開關(guān)SWC01的編碼使能開關(guān)斷開（H_EN），使?jié)h明譯碼模塊失步，觀測TPW03變化；將編碼使能開關(guān)插入（H_EN），觀測漢明譯碼的同步過程，記錄測量結(jié)果。（2） 將ADPCM數(shù)據(jù)換

11、為m序列，重復(fù)上述測量步驟，分析測量結(jié)果。4. 發(fā)端加錯信號觀測將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān)SWC01的編碼使能開關(guān)插入（H_EN）；ADPCM數(shù)據(jù)有效（ADPCM）。將漢明譯碼模塊內(nèi)輸入信號和時鐘選擇開關(guān)KW01、KW02設(shè)置在右端，輸入信號來自漢明編碼模塊；將譯碼器使能開關(guān)KW03設(shè)置在工作位置0N（左端）。（1） 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。此時無錯碼。（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，定性觀測明譯碼能否檢測出錯碼，記錄結(jié)果。（3） 將漢明編碼模塊工作方式選擇開關(guān)SWC