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数字通信原理
实验报告
实验四 循环码编、译码实验
学院 计算机与电子信息学院
专业 班级
姓名 学号
指导教师
实验报告评分:_______
实验四 循环码编、译码实验
实验目的
了解生成多项式g(x)与编、译码器之间的关系,码距与纠、检错能力之间的关系。
实验内容
根据编码规则验证循环码的生成多项式。
通过实验了解循环码的工作原理。
了解生成多项式g(x)与编码及译码的关系。
了解生成多项式g(x)与码距d的关系。
了解码距d与纠、检错能力之间的关系。
观察该码能纠几个错误码元。
观察循环码的循环性以及封闭性。
通过实验了解编、译码器的组成方框图及其主要波形图。
了解信道中的噪声对该系统的影响。
基本原理
总原理方框图(图4.1)。
图4.1
循环码的编、译码系统由下列五部分组成:定时单元、信码发生器及显示部分、编码器、模拟信道部分(包括错码发生器及显示部分)和译码器。
定时单元
原理图见图4.6。
本单元提供编码器及译码器所需的时序信号。其时钟重复频率(CP)为2MHZ。
本单元还提供编译码器所需的开关信号帧SW,K1,K2,K3,其波形与关系图如图4.3所示。
图4.1虚线框图Ⅱ画出了产生上述开关信号的原理图。触发器JK1、JK2、JK3、JK4及D5的输出分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5。帧信号为Q2?Q3?Q4,K1信号为Q5?Q4?Q3?Q2?Q1,K2信号为Q5?Q4?Q3?Q2?Q1,K3信号为Q4?Q3?Q2?Q1?Q5。
(2)信码发生器
原理图见图4.4。
本单元给编码器提供一个信号源,手控开关(板上CDIN)置于+5V时,发光二极管亮,代表输出“1”码元。若开关置于“0”,代表输出“0”码元。根据二极管亮与否可在面板上直接读出所需信码。信码从“000000”…“111111”共有26=64种状态,代表64个码字。每一个码字均由手控开关组成,在帧脉冲信号的作用下,与门开启,手控信号并行输入移位寄存器(D触发器)的S端。当脉冲消失后,随着时钟脉冲CP的作用,CDIN串行输出所需的码元。
(3)循环码编码器原理
编码器是本实验的主要部分,其原理如图4.5所示。根据生成多项式,采用5个异或门和D触发器组成编码器。
在K1信号的控制下,输入6位信息码元CDIN,一方面串行输入信道(即至收端译码器中的6位移存器),另一方面通过与门送入除法电路进行计算。第6位输入码元结束时,K1信号也为零,在CP脉冲作用下,移位寄存器将计算的结果(CDOUT)送往信道,即在6位信息码元后附加了9位监督码,使码长(n=K+r)为15(64个编码输出信号附表1)。
(4)模拟信道传输错误部分
严格说编码输出的基带信号发往信道,若信道为有线的,需加均衡设备;若为无线信号,需加调制设备。本实验的目的是观察编码输出波形及该波形经过信道后纠错能力,尽量省去附加设备。本实验设计了一个15位错码发生器(板上ECD框内)可在不同位置使用开关任加“1”码,并使相应的发光二极管发光,显示错码产生的位置(如图4.2所示)。
图4.2 位错码发生器
15位错码发生器的原理见图4.7。其原理与前述信码发生器一样,不再详述。错码发生器产生的“1”码与编码器输出的信号CDOUT相异或,产生的码即为错码,经过模拟信道部分,输出的信码为带有错误的码元。如编码器输出的信码为110011,经过该信道,信道输出错误码为000110,送入译码器去的信号即为110101。
(5)译码方框图及原理介绍
译码器方框图见图4.3,原理图见6.8。
图4.3 译码器方框图
经过信道加错后的信码,在K1信号的作用下,进入6位移存器,同时另一路进入除法电路进行伴随式计算,当6个信码全存人移存器时,电子开关置于“0”,此时信码保存在移存器中,同时另一路已进入除法器的信码,在CP脉冲的作用下,进入除法电路及正交方程形成网络、大数逻辑判决电路。由于本实验最小码间距离d0=6,故最多能纠正两位错码,若错码个数在2个以内,该系统能自行纠正,纠正后的信码通过电子开关进入移存器,并在显示信号K3的作用下,若发光二极管亮表示“1”码,不亮表示“0”码。此时译码信号是并行输出至显示部分的,它显示的信号应与信源显示的一一对应(注意此时信道干扰产生的错码只能是1个或2个)。假如信道中错误个数已超过该码纠错能力(即超过2),那么译码显示与编码显示不能对应。
正交方程的定义是:假定最高错误
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