循環(huán)編譯碼系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱 通信原理 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 （16,5）循環(huán)編譯碼系統(tǒng)指導(dǎo)教師 TOC\o"1-5"\h\z學(xué) 院—專 業(yè) 班級(jí)/學(xué)號(hào) 4學(xué)生姓名 實(shí)驗(yàn)日期 ―成績(jī) 實(shí)驗(yàn)一循環(huán)編譯碼實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馍啥囗?xiàng)式g（X）與編、譯碼器之間的關(guān)系，碼距與糾、檢錯(cuò)能力之間的關(guān)系。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)編碼規(guī)則驗(yàn)證循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g（x）=x9+x6+x5+x4+x+1。通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解循環(huán)碼的工作原理。了解生成多項(xiàng)式g（X）與編碼及譯碼的關(guān)系。了解生成多項(xiàng)式g（X）與碼距d的關(guān)系。了解碼距d與糾、檢錯(cuò)能力之間的關(guān)系。?觀察該碼能糾幾個(gè)錯(cuò)誤碼元。觀察循環(huán)碼的循環(huán)性以及封閉性?！鐾ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)了解編、譯碼器的組成方框圖及其主要波形圖。了解信道中的噪聲對(duì)該系統(tǒng)的影響。三、 實(shí)驗(yàn)原理總原理方框圖如圖6.1所示。圖6.1循環(huán)碼的編、譯碼系統(tǒng)由下列五部分組成：定時(shí)單元、信碼發(fā)生器及顯示部分、編碼器、模擬信道部分（虛線部分，包括錯(cuò)碼發(fā)生器及其顯示）和譯碼器。（1） 定時(shí)單元本單元提供編碼器及譯碼器所需的時(shí)序信號(hào)。其時(shí)鐘重復(fù)頻率（CP）為2MHZ。（2） 信碼發(fā)生器本單元給編碼器提供一個(gè)信號(hào)源，手控開(kāi)關(guān)（板上CDIN）置于+5V時(shí)，發(fā)光二極管亮，代表輸出“1”碼元。若開(kāi)關(guān)置于“0”，代表輸出“0”碼元。（3） 循環(huán)碼編碼器編碼器是本實(shí)驗(yàn)的主要部分。根據(jù)生成多項(xiàng)式g（x）=x9+x6+x5+x4+x+1,采用5個(gè)異或門(mén)和D觸發(fā)器組成編碼器。在K1信號(hào)的控制下，輸入6位信息碼元CDIN，一方面串行輸入信道，另一方面通過(guò)與門(mén)送入除法電路進(jìn)行計(jì)算。第6位輸入碼元結(jié)束時(shí)，K1信號(hào)也為零，在CP脈沖作用下，移位寄存器將計(jì)算的結(jié)果（CDOUT）送往信道，即在6位信息碼元后附加了9位監(jiān)督碼，使碼長(zhǎng)（n=K+r）為15（64個(gè)編碼輸出信號(hào)見(jiàn)附表1）。（4） 模擬信道傳輸錯(cuò)誤部分嚴(yán)格說(shuō)編碼輸出的基帶信號(hào)發(fā)往信道，若信道為有線的，需加均衡設(shè)備；若為無(wú)線信號(hào)，需加調(diào)制設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)的目的是觀察編碼輸出波形及該波形經(jīng)過(guò)信道后糾錯(cuò)能力，盡量省去附加設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一個(gè)15位錯(cuò)碼發(fā)生器（板上ECD框內(nèi)）可在不同位置使用開(kāi)關(guān)任加“1”碼，并使相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，顯示錯(cuò)碼產(chǎn)生的位置（如圖6.2所示）。1515位碼發(fā)生器去譯碼圖6.215位錯(cuò)碼發(fā)生器的原理與前述信碼發(fā)生器一樣，不再詳述。錯(cuò)碼發(fā)生器產(chǎn)生的“1”碼與編碼器輸出的信號(hào)CDOUT相異或，產(chǎn)生的碼即為錯(cuò)碼，經(jīng)過(guò)模擬信道部分，輸出的信碼為帶有錯(cuò)誤的碼元。如編碼器輸出的信碼為110011，經(jīng)過(guò)該信道，信道輸出錯(cuò)誤碼為000110，送入譯碼器去的信號(hào)即為110101。（5）譯碼方框圖及原理介紹譯碼器方框圖見(jiàn)圖6.3。圖6.3經(jīng)過(guò)信道加錯(cuò)后的信碼，在K1信號(hào)的作用下，進(jìn)入6位移存器，同時(shí)另一路進(jìn)入除法電路進(jìn)行伴隨式計(jì)算，當(dāng)6個(gè)信碼全存人移存器時(shí)，電子開(kāi)關(guān)置于“0”，此時(shí)信碼保存在移存器中，同時(shí)另一路已進(jìn)入除法器的信碼，在CP脈沖的作用下，進(jìn)入除法電路及正交方程形成網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)邏輯判決電路。由于本實(shí)驗(yàn)最小碼間距離d0=6,故最多能糾正兩位錯(cuò)碼，若錯(cuò)碼個(gè)數(shù)在2個(gè)以內(nèi)，該系統(tǒng)能自行糾正，糾正后的信碼通過(guò)電子開(kāi)關(guān)進(jìn)入移存器，并在顯示信號(hào)K3的作用下，若發(fā)光二極管亮表示“1”碼，不亮表示“0”碼。此時(shí)譯碼信號(hào)是并行輸出至顯示部分的，它顯示的信號(hào)應(yīng)與信源顯示的一一對(duì)應(yīng)（注意此時(shí)信道干擾產(chǎn)生的錯(cuò)碼只能是1個(gè)或2個(gè)）。假如信道中錯(cuò)誤個(gè)數(shù)已超過(guò)該碼糾錯(cuò)能力（即超過(guò)2），那么譯碼顯示與編碼顯示不能對(duì)應(yīng)。正交方程的定義是：假定最高錯(cuò)誤碼元為e14,其次e13,此類(lèi)推至e0,即e14在每個(gè)方程中均出現(xiàn)一次，而其它錯(cuò)誤碼元在4個(gè)方程組中出現(xiàn)一次，正交方程組如下：S3*14+氣+%+勺/2=氣+氣+烏+與，S1=烏4+。6+^2+%，、S0=e14+e10+^8+今由正交形成網(wǎng)絡(luò)輸出至大數(shù)邏輯判決電路，由四個(gè)三與非門(mén)及四輸入與非門(mén)組成。該電路輸出信號(hào)通過(guò)與門(mén)在K2信號(hào)作用下，一方面進(jìn)入除法電路進(jìn)行伴隨式復(fù)位，另一方面進(jìn)入異或門(mén)，與6位移位寄存器中相應(yīng)的信號(hào)相加（最高位）。已糾正的碼經(jīng)過(guò)與門(mén)又存在相應(yīng)的移位寄存器中。6位移位寄存器將糾正后的正確碼字在顯示脈沖K3作用下并行輸出。在2個(gè)錯(cuò)誤碼元以內(nèi)本電路能自行校正，譯碼器顯示的碼與編碼器顯示的碼應(yīng)一致。如果錯(cuò)誤碼元超過(guò)2個(gè)，譯碼電路會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)糾現(xiàn)象，譯碼顯示電路顯示的碼與編碼器不一樣，即使一樣也是巧合。四、實(shí)驗(yàn)儀器基本儀器名稱要求達(dá)到指標(biāo)數(shù)量雙蹤同步示波器20M1臺(tái)直流穩(wěn)壓電源+7V（1A）1臺(tái)ECC實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一） 電源檢查使用萬(wàn)用表檢測(cè)試驗(yàn)箱的電源接入點(diǎn)和GND之間是否有短路現(xiàn)象，如果有則禁止繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)箱中使用了7805、7905和7812芯片來(lái)保護(hù)實(shí)驗(yàn)版電子元器件，由于穩(wěn)壓器需要一定的電壓差，故電路板上+5V，-5V，+12V的電源需要由+7V，-7V,+14V的電源痛過(guò)穩(wěn)壓來(lái)提供。三組電源的接入點(diǎn)請(qǐng)參考電路板上的印刷文字。!!注意事項(xiàng)：實(shí)驗(yàn)中關(guān)電源后應(yīng)稍后才可重新開(kāi)啟。在連接電源和實(shí)驗(yàn)箱之前，一定要先確認(rèn)三組電源的電壓極性和電壓值正確，在確認(rèn)完全無(wú)誤之前不允許將實(shí)驗(yàn)箱和電源連接，另外在連接實(shí)驗(yàn)箱和電源時(shí)請(qǐng)務(wù)必關(guān)斷電源的開(kāi)關(guān)。（二） 以時(shí)鐘CP為準(zhǔn)，觀察編碼器的輸出波形。1把雙蹤示波器的一路接至CP，另一路接至輸出信碼，以時(shí)鐘CP為準(zhǔn)，觀察編碼器的輸出波形中前6位信息碼的波形CDIN。若示波器上顯示高電平，面板上的發(fā)光二極管相應(yīng)發(fā)應(yīng)亮，若為低電平，發(fā)光二極應(yīng)暗。2在CDOUT觀察附加在信息碼后的9位監(jiān)督的波形，并與理論結(jié)果比較，觀察是否一致。根據(jù)已驗(yàn)證的生成多項(xiàng)式g(x)=x9+x6+x5+x4+x+1求得每一碼字的余式r。理論計(jì)算得到碼字應(yīng)為：T(x)=xn-km(x)+r(x)m(x)為信息碼，由板上開(kāi)關(guān)(CDIN框內(nèi))手控獲得。6位信息碼元可以組成26=64個(gè)二進(jìn)制碼字。由上述公式計(jì)算得64循環(huán)碼字，如附表1所示。注意與實(shí)際示波器觀察到的波形是否一致。3.將示波器觀察到的編碼輸出信號(hào)編成表格。觀察循環(huán)碼的主要性質(zhì)：循環(huán)性和封閉性（三）觀察信道干擾（雙蹤示波器一路接CDOUT，另一路接ECD）。（1） 若譯碼板上模擬錯(cuò)碼發(fā)生器開(kāi)關(guān)均控制在“0”（相應(yīng)的發(fā)光二極管不亮），則二路波形應(yīng)一致。（2） 手控錯(cuò)碼發(fā)生器開(kāi)關(guān)某一位，使其相應(yīng)的發(fā)光二極管“亮”表示有一個(gè)錯(cuò)碼，此時(shí)示波器的兩路波形中有一個(gè)對(duì)應(yīng)位碼元不同（即產(chǎn)生一位錯(cuò)碼）。以此類(lèi)推，可以控制15個(gè)以內(nèi)的任何一個(gè)或幾個(gè)碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤。（四）觀察經(jīng)過(guò)譯碼器后，該碼的糾錯(cuò)能力。（1） 信道加入1個(gè)或2個(gè)錯(cuò)誤，譯碼顯示電路與信碼顯示電路一致，表示該碼能糾正2個(gè)以下的錯(cuò)誤。（2） 若信道加入3個(gè)或3個(gè)以上錯(cuò)誤，譯碼顯示電路與編碼顯示電路不一致，則表示錯(cuò)誤碼元超過(guò)該碼糾錯(cuò)能力，譯碼電路將產(chǎn)生亂糾現(xiàn)象。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 整理實(shí)驗(yàn)記錄波形2、 分析循環(huán)碼的糾錯(cuò)性能跟糾錯(cuò)位的關(guān)系答：當(dāng)錯(cuò)碼位數(shù)小于或等于糾錯(cuò)位時(shí)，譯碼器顯示電路與編碼顯示電路一致;當(dāng)錯(cuò)碼位數(shù)大于糾錯(cuò)位時(shí)，譯碼器顯示電路與編碼顯示電路不一致，此時(shí)，譯碼電路產(chǎn)生亂糾現(xiàn)象。3、 整理實(shí)驗(yàn)記錄，總結(jié)循環(huán)碼的封閉性循環(huán)碼的封閉性是指任意兩個(gè)碼組之和仍為循環(huán)碼中的一個(gè)碼組。4、 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)有什么體會(huì)和收獲？這次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)循環(huán)碼的工作原理有了一定的了解，對(duì)生成多項(xiàng)式g（x）有了深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)循環(huán)碼的糾、檢錯(cuò)能力與碼距的關(guān)系有了理論層次的領(lǐng)悟。循環(huán)碼是線性分組碼的一種，因而它具有線性碼的一個(gè)重要性質(zhì)性質(zhì)：封閉性。就是說(shuō)循環(huán)碼中任意兩個(gè)碼組之和仍為循環(huán)碼中的一個(gè)碼組。除了具有線性碼的一般性質(zhì)外，循環(huán)碼還具有自己的性質(zhì)：循環(huán)性，