差错控制编码的编译码设计与仿真.doc

*实践教学* 兰州理工大学计算机与通信学院2012年春季学期计算机通信与网络 课程设计 题 目：差错控制编码的编译码设计与仿真 专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩：_摘要此设计是（7，4）线性分组码的编译码实现，它可以对输入的四位的信息码进行Hamming编码，编成七位信息码，其中有三位是校验码。也可以对接受的七位信息码进行译码，从而译出四位信息位。当接收到的信息码中有一位错误时，可以纠正这一位错码，进而译出正确的信息码组，整个过程是用Matlab语言实现的。关键词：编码; 译码; 纠错目 录前言3第1章 设计目标4第2章 MATLAB简介52.1 基本功能52.2 应用52.3 特点52.4 优势6第3章 基本原理7第4章 推导过程94.1 编码过程94.2 译码过程10第5章 仿真程序及结果分析125.1 程序流程图125.2 仿真程序145.3 主引导界面程序运行分析165.4 信道编码程序运行分析175.5 信道译码程序运行分析185.6 纠错程序运行分析19参考文献21课设总结22致谢23前言设计数字通信系统时,应首先合理选择信道编译码码组种类，这样才可以在信号的传输，以及接收环节达到较好的效果，线性分组码具有编译码简单，封闭性好等特点，采用差错控制编码技术是提高数字通信可靠性的有效方法，是目前较为流行的差错控制编码技术。分组码是一组固定长度的码组，可表示为（n , k），通常它用于前向纠错。在分组码中，监督位被加到信息位之后，形成新的码。在编码时，k个信息位被编为n位码组长度，而n-k个监督位的作用就是实现检错与纠错。对于长度为n的二进制线性分组码，它有种可能的码组，从种码组中，可以选择M=个码组（k);while(Q) %信道编码程序if(Q=1)clear allclose allH=1 1 1 0 1 0 0;1 0 1 1 0 1 0;1 1 0 1 0 0 1; %监督矩阵G=gen2par(H); %求H阵的生成矩阵GI=input(请输入n*4的信息码组：);C=rem(I*G,2);disp(编码结果为:C=);disp(C);elseif(Q=2)%信道译码程序clear all;close all;H=1 1 1 0 1 0 0;1 0 1 1 0 1 0;1 1 0 1 0 0 1; %监督矩阵B=input(请输入接收码组B:);a,b=size(B);E=0 0 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 0 1;0 0 0 0 0 1 0;0 0 0 0 1 0 0;0 0 0 1 0 0 0;0 0 1 0 0 0 0;0 1 0 0 0 0 0;1 0 0 0 0 0 0;S=rem(B*H,2); %求校验子i=1;for i=1:1:aM(i,1)=S(i,1).*4+S(i,2).*2+S(i,3); %求校验子所表示的整数endfor i=1:1:aswitch(M(i,1)case 0A(i,:)=B(i,:)+E(1,:);case 1A(i,:)=B(i,:)+E(2,:);case 2A(i,:)=B(i,:)+E(3,:);case 4A(i,:)=B(i,:)+E(4,:);case 3A(i,:)=B(i,:)+E(5,:);case 6A(i,:)=B(i,:)+E(6,:);case 5A(i,:)=B(i,:)+E(7,:);case 7A(i,:)=B(i,:)+E(8,:);otherwise不可能出现endendA=rem(A,2); %求出正确的编码disp(检纠错后的码组A=);disp(A);j=1;while j);enddisp( 谢谢您的使用，再见！);5.3主引导界面程序运行分析 从程序的一开始运行就显示“您好！欢迎使用线性分组码编译器：请选择编译器种类：1：编译器2：译码器：0：退出 ”的一串字样，当你输入“1”时，则又显示“请输入n*4的信息码组：”。当输入“2”时，显示“请输入接收码组B：”。当你输入“0”时，则退出程序。运行结果如下图：图 5.4欢迎提示界面由以上运行结果可以看出刚开始就有，接着提示界面来提示用户选择相关的编译器，来实现相关的功能，当用户做出选择后，系统又提示要输入相关的信息。当用户想要退出时，系统又有感谢语句来提示用户。整个体系就是按照这中思路联系在了一块，这一块提示程序完成了整个系统的提示功能。5.4信道编码程序运行分析 对于信道编码程序而言，当看到界面显示“您好！欢迎使用线性分组码编译器：请选择编译器种类：1：编译器2：译码器：0：退出 ”的一串字样，输入“1”则会显示“请输入n*4的信息码组：”，然后从提示符后输入： 0 0 0 0;0 0 0 1;0 0 1 0;0 0 1 1;0 1 0 0;0 1 0 1;0 1 1 0;0 1 1 1;1 0 0 0;1 0 0 1;1 0 1 0;1 0 1 1;1 1 0 0;1 1 0 1;1 1 1 0;1 1 1 1一串信息码组后回车，便会得到编码后的码组。运行结果如下图：图 5.5程序的编码过程 由所示的结果可以看出编码的结果的十六种情况和设置结果是一致的，可以见得程序的编码过程是正确的。在GUI界面中，在信息码输入处输入0 1 1 0，运行结果显示如下：图5.6 GUI界面编码显示 有以上分析可知，编码正确，即输出为0 1 1 0 0 1 1.5.5信道译码程序运行分析对于译码过程而言，在GUI界面显示中，在信息码输入处输入：1 1 0 1 0 0 1，然后按译码，则显示如下：图 5.7 程序的译码 对于以上的结果是在接收到的码组没有错的情况下的译码结果，它提取了每个码组的前四位，即信息位，由结果看出译码过程是正确的，并没有出现错译的情况，可见程序的译码片段是正确的。5.6 纠错程序运行分析对于纠错过程而言,输入为：1 1 0 1 0 0 0，这一组的最后一位发生了错码，译码后显示如下： 图 5.8系统译码纠错 以上接收码组的最后一位发生了错误，经程序纠检错误后改正了接收序列的错误，并且正确译出了信息位。可见程序的纠错功能也、也是可以实现的，以上结果进一步证实了，系统译码程序的正确性。而当接收另一码组，输入:1 1 0 1 0 1 0,这组码后两位发生错码，译码后，运行结果如下：运行结果：图 5.9系统译码超出纠错范围 由以上的运行结果可以知道，当接收端的码组发生两位错误时，系统不再有纠错的能力了，因为对于这种编码情况系统只能纠正一位错误，检验两位错误，因此，当系统发生两位及两位以上错误时该系统不再有纠正错误的能力了。参考文献1 樊昌信 著.通信原理M.国防工业出版社，1999，10.2 徐东艳 孟晓刚编. MATLAB函数库查询词典. 中国铁道出版社. 2006.43 黄新亚，米央编著. 信息编码技术及其应用大全M.电子工业出版社， 1994,84 孙屹主编. MATLAB通信仿真开发手册. 国防工业出版社. 2005.15 Proakis 著，张力军 译. 数字通信（第四版）M. 电子工业出版社， 2004,76 潘新民 著. 计算机通信技术M. 电子工业出版社，2003，7.7 吴玲达，李国辉，杨冰 等著. 计算机通信原理与技术M. 国防科技大学出版社，2003，3. 课设总结 通过对线性分组码中的Hamming码的编译码编程实现，了解到线性分组码的构成方式是把信息序列分成每k个码元一段，并由这k个码元按一定规则产生r 个校验位，组成长度为n=k+r的码字，用(n，k)表示。信息码元与校验位之间为线性关系。并且知道了线性分组码中的Hamming码的编码过程信息码元与校验位之间的线性关系实现起来是十分简单的. 对于码组长度为n、信息码元为k位、监督码元为rnk位的分组码，如果满足2r1n，则有可能构造出纠正一位或一位以上错误的线性码。就像本设计的（7，4）分组码的（n，k）中，n=7，k = 4，r3能纠正一位误码，检测到两位误码。 线性分组码具有编译码简单，封闭性好等特点，采用差错控制编码技术是提高数字通信可靠性的有效方法，是目前较为流行的差错控制编码技术之一。致谢 在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多难题，让我能把课设做得更加完善。 在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严