实验四 循环码编、译码实验

课程名称： 通信原理实验 题 目：实验四 循环码编、译码实验 学生姓名： 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信 10-2 班 学 号： 指导教师： 陈 信 日 期： 2012 年 12 月 5 日 2 实验四 循环码编、译码实验 一、 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。 二、 实验内容 1 根据编码规则验证循环码的生成多项式 。 1)(4569xxg 2 通过实验了解循环码的工作原理。 （1） 了解生成多项式 g（x）与编码及译码的关系。 （2） 了解生成多项式 g（x）与码距 d 的关系。 （3） 了解码距 d 与纠、检错能力之间的关系。 （4） 观察该码能纠几个错误码元。 （5） 观察循环码的循环性以及封闭性。 3 通过实验了解编、译码器的组成方框图及其主要波形图。 4 了解信道中的噪声对该系统的影响。 三、 基本原理 1 总原理方框图（图 1） 。 图 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。 （1） 定时单元 3 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。 （2）信码发生器 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。 根据生成多项式 ，采用 5 个异或门和 D 触1)(4569xxg 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。 （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 2 所示） 。 4 图 2 位错码发生器 15 位错码发生器的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 3。 图 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：假定最高错误码元为 e14，其次 e13，此类推至 e0，即 e14 在每个方程中均出现一次，而其它错误码元在 4 个方程组中出现一次，正 交方程组如下： 5 。， ，781040026115323143eeS 由正交形成网络输出至大数逻辑判决电路，由四个三与非门及四输入与非 门组成。该电路输出信号通过与门在 K2 信号作用下，一方面进入除法电路进行 伴随式复位，另一方面进入异或门，与 6 位移位寄存器中相应的信号相加（最 高位） 。已纠正的码经过与门又存在相应的移位寄存器中。 6 位移位寄存器将纠正后的正确码字在显示脉冲 K3 作用下并行输出。 在 2 个错误码元以内本电路能自行校正，译码器显示的码与编码器显示的 码应一致。 如果错误码元超过 2 个，译码电路会产生错纠现象，译码显示电路显示的 码与编码器不一样，即使一样也是巧合。 四、实验内容 准备工作： 1、按实验板上所标的电源电压开机，调准所需电压，然后关机； 2、把实验板电源连接线接好； 3、开机注意观察电流表 正电流 I250mA 若与上述电流差距太大，要迅速关机，检查电源线有无接错或其它原因。 在介绍基本原理时，已经对循环编译码实验电路的总体方案作了介绍，这 是纠错码实验的一种方案。 1.实验前，复习有关线性码及循环码的教材和参考书。并用编码规则验证 循环码的生成多项式。 2.以时钟 CP 为准，观察编码器的输出波形。) （1） 把双踪示波器的一路接至 CP，另一路接至输出信码，以时钟 CP 为 准，观察编码器的输出波形中前 6 位信息码的波形 CDIN。若示波器上显示高电 平，面板上的发光二极管相应发应亮，若为低电平，发光二极应熄灭。 （如图 4 所示） 6 图 4 （2） 在 CDOUT 观察附加在信息码后的 9 位监督的波形，并与理论结果比 较，观察是否一致。 根据已验证的生成多项式 求得每一码字1)(4569xxg 的余式 。)(xr 理论计算得到码字应为： )()(xrmTkn m（x）为信息码，由板上开关（CDIN 框内）手控获得。6 位信息码元可以 组成 26=64 个二进制码字。由上述公式计算得 64 循环码字，如附表 1 所示。注 意与实际示波器观察到的波形是否一致。 （3） 将示波器观察到的编码输出信号成表格。观察循环码的主要性质： 循环性和封闭性。 3观察信道干扰（双踪示波器一路接 CDOUT，另一路接 ECD） 。 （1）若译码板上模拟错码发生器开关均控制在“0” （相应的发光二极管不 亮） ，则二路波形应一致。 （如图 5 所示） 图 5 7 （2）手控错码发生器开关某一位，使其相应的发光二极管“亮” ，表示有 一个错码，此时示波器的两路波形中有一个对应位码元不同（即产生一位错码） 。 以此类推，可以控制 15 个以内的任何一个或几个码元产生错误。 （如图 6 所示） 图 6 4观察经过译码器后，该码的纠错能力。 （1）若信道加入 1 个或 2 个错误，译码显示电路与信码显示电路一致，则 表示该码能纠正 2 个以下的错误。 （如图 7 所示） 图 7 （2）若信道加入 3 个或 3 个以上错误，译码显示电路与编码显示电路不一 致，则表示错误码元超过该码纠错能力，译码电路将产生乱纠现象。 （如图 8,9 所