通信原理课程设计-汉明码的编码和译码

1、西南科技大学课程设计报告课程名称：通信系统课程设计设计名称：汉明码的编码和译码姓 名：学 号：班 级：指导教师：起止日期：2012.6.11-2012.6.25西南科技大学信息工程学院制课程设计任务书学生班级：学生姓名：学号：设计名称：汉明码的编译和译码起止日期： 2012.6.11-2012.6.25 指导教师： 设计要求：用matlab实现(7,4)汉明码。编码电路：七0七0课程设计学生日志时间设计内容2012.6.11查阅资料，确定方案2012.6.12设计总体方案2012.6.16设计详细步骤2012.6.23完成课程设计报告2012.6.25答辩课程设计评语表汉明码的编码和译码一、设

2、计目的和意义学习汉明码的编码和译码；学习Matlab的相关使用，学会用Malab解决实际问题；培养自己全面、独立思考的能力。二、设计原理2.1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 位构造出r个监督关系式来指示一位错码的n种可能位置，则要求 TOC o 1-5 h z 2 r -1 n 或 2 r 1 k + r +1（1）下面以（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，要求监督位数rN3。* Ory o iriii ii r-7 Tj、zp-r 111 a a a a a a a m :

3、-v- =*. 111 S S S 白Acq若取r=3, 则n=k+r=7。我们用6 5 4 3 2 1 0来表示这7个码兀，用1 2 3的值表示3个监督关系式中的校正子，则叩2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校正子和错码位置的关系S S S错码位置S S S错码位置001a101a010a110a100a111a011a000无错码 TOC o 1-5 h z 则由表1可得监督关系式： HYPERLINK l bookmark42 o Current Document s = aaaa（2）6542（3）s = a a a（3）6531 HYPERLINK l bookm

4、ark45 o Current Document s = aaaa(4)6430在发送端编码时，信息位a6a5a4a3的值决定于输入信号，因此它们是随机的。监督 位a2、匕、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*、S2、S3的值为0 （表示编成的码组中应无错码）aaaa = 06 5 4 2 aaaa = 06531aaaa = 0aaaa = 06 5 4 20.95,2 )% 加噪声rcv=decode(code_noise,N,K)%汉明译码disp(Error rate in the received code: num2str(symerr(code,c

5、ode_noise)/length(code) disp(Error rate after decode: num2str(symerr(msg,rcv)/length(msg) %计算误码率3.2 SIMULINK 仿真本系统由信号产生模块、信号汉明编码模块、AWGN信道、信号汉明译码模块、误 码率计算模块组成，在图形观察模块还包括频谱仪和示波器。3.2.1 SIMULINK 电路图在设计中，本系统信号产生模块选用伯努利二进制序列产生器(Bernoulli Binary Generator)来输出速率为100Bd的随机数字信号，进AHamming encoder进行编码，在送 入AWGN信道

6、(加入高斯白噪声)传输，接收信号送AHamming decoder进行差错纠正， 其后加一误码率计算模块(Error Rate Calculation)计算误码率。再用示波器scope观察 波形，用spectrum scope观测频谱。电路如图1所示。9ernwJli 日叫Gwrculli Einer? Geier-sferh.土&何nmrnrrg ErcMQf，Hfifflinirg UADascfmmrG Enowe* ArtGh CnsrnElS n ErcrHmii_ ufll!iil3rlon Kt31项言心Dsplay slmoixTa VJ-alawcK9ernwJli 日叫Gw

7、rculli Einer? Geier-sferh.土&何nmrnrrg ErcMQf，Hfifflinirg UADascfmmrG Enowe* ArtGh CnsrnElS n ErcrHmii_ ufll!iil3rlon Kt31项言心Dsplay slmoixTa VJ-alawcK：Epwinim图1 SIMULINK仿真电路图由于要绘制Hamming decoder模块输入信噪比与输出误码率的关系曲线图，所以将SNR设置成一个变量，通过ratio文件编程绘制误码率曲线图。3.2.2 ratio文件程序x=0:20%定义信噪比的范围y=x；for i=1:length(x)xSN

8、R=x (i);%输入信噪比sim(fangzhen);%运行fangzhen SIMULINK仿真文件y(i)=xErrorRate(1); % 误码率endsemilogy(x,y);grid on;xlabel(高斯信道中的信噪比/dB);ylabel(误码率);四、设计结果及分析coiit =LLaDLdDL0000i1000ILaD0L0D0ai10Li10Li10aIQL0I00DLaDaa00a1L010iL000001DLaD0LiD0LiLaaj010oQ1diD0LDLiQ0JLDi000L0i0a0L0i0L000Ji010q口DaLD1I0QLD10L00Q1Cl00L

9、j10aJ0LJ10LIa0a0110L0LJaai0001LnQL00D0LDi00a0JLQaa01a1i010a0iaDa1i000L0Q000L0000LjaLJ0aJrev =0Q0L0100L0L1010LQU0LQQQ0LQQL00g1100QQ101L01L0000L00010Q0100010LLa0QQL100Q1L0a1aO0Lad1L0L3a01L0Laaa101La0a01L0ii000ai.00Li.L0DLja0i.000i.0i00Li0i.Li0i.cod.-t.naj.ie =110101111110011O0110000110QQ11100010000110

10、111011110010101001011a0100010011101101100001Q10110001100111001Error rate in the received codej 0. 115Error rate after decode; 0. 015图2 Bernoulli Binary Generator输出信号波形-6-8-10 05Frame: 21015202530Frequency (HzI35404550-24Qp -paEnbs,apnlEcnE巨E3 ： :-*1010203040.5060708。QOOG42Q-24-E-8mp - pa)Enbn由 pacER

11、IAI-10图6 AWGN Channel输出信号20304050Frequency (Hz)6070 部EP -palEnbylApn-lccnraM-6Fra me: 4Q Opel与归P月应 新髭略b a图8 Hamming decoder输出信号051015202530354045 贝0 006420-2-4-6HP -誓当甘=-挣京-10暮 Note new toolbar buttons: d暮 Note new toolbar buttons: d日ta brushing & linked plotsPlay ui&u:丧哂10 13.4M4522-B133B53Display图

12、10 SNR=10dB的误码率 TOC o 1-5 h z D-：gjre 2File Edit View Insert Tools Desktop Window Help-n20246 a 1012141&1820高斯信道中的信噪比州日图11 输入信噪比与输出误码率的关系曲线图4.3仿真结果分析通过结果可知，汉明码可以降低误码率，提高系统抗干扰能力。在SIMULINK仿真 中，利用ratio文件编程绘制误码率函数曲线近似于一条直线，但是若直接控制AWGN 参数模块的SNR，误码率发生变化，比较奇怪，不明白。五、体会这次通信原理课程设计的题目是汉明码的编码、译码。因为之前并没有接触过 MATL

13、AB中的SIMULINK，所以在画原理图和设置参数的时候遇到了不少困难。但好 在网上可借鉴的资源很多，通过学习相关的教程和查阅MATLAB中的help，这些困难 都迎刃而解了。这其中我深刻地体会到专业英语的重要性。可想而知，多积累点英语对 今后的工作、学习将有极大的帮助。通过本次学习，我再一次体会到MATLAB的强大。 丰富的库函数、强大的数据处理能力，出色的绘图功能，友好的工作平台，简单一用的 操作语言等等，这些优点都促使MATLAB成为数学处理软件发展史上的巅峰之作。这 激发了我之后学习MATLAB的决心。知识的构架是千枝交错的。学到大学，知识之间 相互渗透的现象可谓比比皆是，这启发我们不仅要发散思维的领域，也要拓宽知识的领 域。对与本专业相关的领域多加