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1、实验报告书汉明码设计与实现汉明码编译码器系统班级：姓名：学号：一.实验原理描述1.1汉明码编码原理一般来说，若汉明码长为n,信息位数为k,则监督位数r=n-k。若希望用r个监督位构造flir个监督关系式来指示一位错码的n种可能位置，则要求2'—1>n或2'—l^.k+r+10）卜*面以（7,4）汉明码为例说明原理：设汉明码（n，k）中k=4,为了纠正一位错码，由式（1）可知，耍求监督位数r彡3。若取r=3,则n=k+r=7。我们用来表示这7个码元，用的值表示3个监督关系式中的校正子，则的值与错误码元位置的对应关系可以规定如表1所列。表1校正
2、子和错码位置的关系错码位置错码位置001“0101a4010110a5100“2111a6011“3000无错码则由表1可得监督关系式：A=a6©as©a4©a2⑵•^2=汉6㊉汉5®汉3©汉1（3）5*3=汉6㊉a4㊉a3@⑷在发送端编码时，信息位^的值决定于输入信号，因此它们是随机的。监督位力、％、％应根据信息位的取值按监督关系来确定，即监督位应使式（2）~式（4）中~的值为0（表示编成的码组中应无错码）a6©a5㊉a4㊉a2=0a6©a5©a3㊉a!=0⑸汉6㊉a4㊉a3㊉a0=0式（5）经过移项运算，接触监督位{a2=a6®as®a
3、4ar=a6®a5®a3（6）汉0=汉6㊉汉4㊉汉3式（5）其等价形式为：-a6-a51110100'汉40'1101010汉3——0•1011001.汉2-0-汉i■a0-式（6）还可以简记为W-AT=Or或A•HT=0其中H=1110100'1101010A=[汉6汉5汉4辽3(12汉1汉0].1011001.•111(T1101’r=100'010•101L•00L[000]所以有H=[PIr]式(6)等价于111[a2alaa]=[a6aSa4^3]110101.011.=[a6a5a4a3]Q(10)其巾Q为P的转置，即Q=PTC
4、D式(10)表示，信息位给定后，用信息位的行矩阵乘矩阵Q就产生出监督位。我们将Q的左边加上一个kXk阶单位方阵，就构成一个矩阵GG=[IkQ]=(12)•100011101001100010101•0001011G称为生成矩阵，因为由它可以产生整个码组，即有[(16汉5汉4汉3汉2汉1汉0]=[汉6汉5汉4汉3]•G(13)或'A=[6^6汉5汉4汉3]•G(14)式(13)即汉明码的编码原理1.2汉明码纠错原理当数字信号编码成汉明码形式(木文中即A)肜在信道中传输，由于信道中噪声的干扰，可能由于干扰引入差错，使得接收端收到错码，因此在接收
5、端进行汉明码纠错，以提高通信系统的抗干扰能力及可靠性。一般来说接收码组与A不一定相同。若设接收码组为一ri列的行矩阵B,即B=[a6a5a4a3a2aia0](15)则发送码组和接收码组之差为B-A=E(16)E就是传输屮产生的错码行矩阵若ei=O,表示接收码元无错误，若&=1,则表示该接收码元冇错。式(16)可改写成B=A+E(18)若E=0，即接收码组无错，则=A+£=将它代人式(8)，该是仍成立，即有B-H7=0(19)当接收码组有错时，E类0,将B带入式(8)后，该式不一定成立。在未超过检错能力时，式(19)不成立。假设此时式(19
6、)的右端为S,即B.Ht=5(20)将已=六+£代入式(20),可得S=(A+E)Hr+E-Ht由式(8)可知，所以S=E.Hr(21)此处S与前血的V2&有着一一对应关系，则S能代表错码位置。因此，纠错原理即，接收端收到码组后按式(20)计算出S,再根据表1判断错码情况，进行差错纠正。一.实验仪器1.通信原理综合实验系统一台2.电脑-MATlab—台二.实验目的1.熟悉掌握汉明码的原理与实现2.观察丫解汉明距离的作用3.通过已经知道的汉明码监督方程为传输的编码进行纠错也验证三.实验内容1.汉明码编码规则汉明码是1950年由美国W尔实验室提
7、出来的，是第一个设计用来纠正一位误码的线性分组码，汉明码及其变型已广泛应用于数字通信和数据存储系统中作为差错控制码。汉明码的原始设计思想来自于前面讨论的奇偶监督码。通过一个例子来说明如何具体构造这些监督关系式。设分组码（11，10中1<=4。为了纠正一位错码，按汉明不等式可得r>3,若取r=3，则11=k+r=7。我们用aQ打5aZa2a^0a2=aQ㊉㊉eil=㊉el5㊉ei3a0=aQ㊉㊉aZ1.编码的检验与纠错台1,S2,§3招§招§招法招乐hggg招乐招乐进招班招帘洱乐错码位置:::::::::::::::::::::::::::
8、:::::::::Si,S2,招进招进招帘铤乐招S3街擱朗乐!邮!朗朗朗胡湘朗朗朗朗朗sh错码位置001101"4010110"5100"2111(16011"3000无错用SI
