循环编译码系统

实验报告课程名称 通信原理 实验项目 （16,5）循环编译码系统指导教师 TOC\o"1-5"\h\z学 院—专 业 班级/学号 4学生姓名 实验日期 ―成绩 实验一循环编译码实验一、 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、 实验内容根据编码规则验证循环码的生成多项式g（x）=x9+x6+x5+x4+x+1。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。三、 实验原理总原理方框图如图6.1所示。图6.1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（虚线部分，包括错码发生器及其显示）和译码器。（1） 定时单元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。（3） 循环码编码器编码器是本实验的主要部分。根据生成多项式g（x）=x9+x6+x5+x4+x+1,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，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个编码输出信号见附表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6.2所示）。1515位码发生器去译码图6.215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6.3。图6.3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：S3*14+气+%+勺/2=气+气+乌+与，S1=乌4+。6+^2+%，、S0=e14+e10+^8+今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、实验仪器基本仪器名称要求达到指标数量双踪同步示波器20M1台直流稳压电源+7V（1A）1台ECC实验箱1台五、实验内容（一） 电源检查使用万用表检测试验箱的电源接入点和GND之间是否有短路现象，如果有则禁止继续实验。在实验箱中使用了7805、7905和7812芯片来保护实验版电子元器件，由于稳压器需要一定的电压差，故电路板上+5V，-5V，+12V的电源需要由+7V，-7V,+14V的电源痛过稳压来提供。三组电源的接入点请参考电路板上的印刷文字。!!注意事项：实验中关电源后应稍后才可重新开启。在连接电源和实验箱之前，一定要先确认三组电源的电压极性和电压值正确，在确认完全无误之前不允许将实验箱和电源连接，另外在连接实验箱和电源时请务必关断电源的开关。（二） 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，发光二极应暗。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g(x)=x9+x6+x5+x4+x+1求得每一码字的余式r。理论计算得到码字应为：T(x)=xn-km(x)+r(x)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编成表格。观察循环码的主要性质：循环性和封闭性（三）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。（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。（四）观察经过译码器后，该码的纠错能力。（1） 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，表示该码能纠正2个以下的错误。（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。六、实验报告1、 整理实验记录波形2、 分析循环码的纠错性能跟纠错位的关系答：当错码位数小于或等于纠错位时，译码器显示电路与编码显示电路一致;当错码位数大于纠错位时，译码器显示电路与编码显示电路不一致，此时，译码电路产生乱纠现象。3、 整理实验记录，总结循环码的封闭性循环码的封闭性是指任意两个码组之和仍为循环码中的一个码组。4、 通过本实验有什么体会和收获？这次实验，我对循环码的工作原理有了一定的了解，对生成多项式g（x）有了深入的认识，对循环码的纠、检错能力与码距的关系有了理论层次的领悟。循环码是线性分组码的一种，因而它具有线性码的一个重要性质性质：封闭性。就是说循环码中任意两个码组之和仍为循环码中的一个码组。除了具有线性码的一般性质外，循环码还具有自己的性质：循环性，