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1、实验汉明码系统一、 实验原理和电路说明差错控制编码的基本作法是：在发送端被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多 余的码元与信息之间以某种确定的规则建立校验关系。接收端按照既定的规则检验信息码元 与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元之间的校验关系 将受到破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误。通信原理综合实验系统中的纠错码系统采用汉明码（7，4）。所谓汉明码是能纠正单个 错误的线性分组码。它有以下特点：码长n=2m-1最小码距 d=3信息码位k=2n-m-1纠错能力 t=1监督码位r=n-k这里m位三2的正整数，给定m后，既可构造出具体的汉明码（n, k）。汉明码
2、的监督矩阵有n列m行，它的n列分别由除了全0之外的m位码组构成，每个码组只在某列中出现一次。系统中的监督矩阵如下图所示：H=1011100100其相应的生成矩阵为：G=100 07 00010000110111101汉明译码的方法，可以采用计算校正子，然后确定错误图样并加以纠正的方法。图2.4.1和图2.42给出汉明编码器和译码器电原理图。表 2.4.1 （7 ， 4）汉明编码输入数据与监督码元生成表4位信息位 a6, a5, a4, a33位监督码元 a2, a1，a04位信息位 a6, a5, a4, a33位监督码元 a2, a1，a000000001000101000101110011
3、10001011010100110011101101100001001111100010010110011010010110001111010001110101111111表 2.4.1 为（ 7，4 ）汉明编码输入数据与监督码元生成表。编码输出数据最先输出是 a6bit ， 其次是a5、a4，最后输出a0位。图2.4.1汉明编码器电原理图图2.4.2汉明译码器电原理图汉明编译码模块实验电路功能组成框图见图2.4.4和图2.3.5 所示。 汉明编码模块实验电路工作原理描述如下：1、输入数据：汉明编码输入数据可以来自 ADPCM1 模块的 ADPCM 码字，或来自同 步数据端口数据、异步端口数据
4、、CVSD编码数据、m序列。选择ADPCM码字由 工作方式选择开关SWC01中的ADPCM状态决定，当处于ADPCM状态时（插入 跳线器），汉明编码器对 ADPCM 信号编码；否则处于非 ADPCM 状态时（拔除跳 线器），输入编码数据来自开关KC01所设置的位置，分别为同步数据端口数据、异 步端口数据、CVSD编码数据、m序列。2、m序列发生器:m序列用于测试汉明编码规则，输出信号与开关KWC01位置表2.4.2 所示：表2.4.2跳线器KWC01与产生输出数据信号选项KWC01设置状态M SEL2 M_SEL1 m序列0/1码00/11 码0011011115位码长3、编码使能开关:此开关
5、应与接收端汉明译码器使能开关同步使用，该开关处于使能 状态（H_EN短路器插入），汉明码编码器工作；否则汉明码编码器不工作。需注意： 汉明码编码器不工作时，ADPCM和CVSD话音数据无法通话，这是因为编码速率 与信道速率不匹配。4、错码产生:错码产生专门设计用于测量汉明译码器的纠错和检错性能。输出错码与 开关 KWC01 位置参见表 2.4.3 所示:表 2.4.3 跳线器 KWC01 与插入错码信号选项KWC01设置状态E MOD0 E MOD1 错码序列无错码错1位错2位错更多错码可以用示波器从错码指示端口 TPC03 监测。汉明编码模块各测试点定义:1、TPC01 :输入数据2、TPC
6、02:输入时钟3、TPC03:错码指示（无加错时，该点为低电平。）4、TPC04:编码模块输出时钟（56KHz/BPSK/DBPSK）5、TPC05:编码模块输出数据（56Kbtps/BPSK/DBPSK）汉明译码模块实验电路工作原理描述如下:1、输入信号选择开关：开关KW01、KW02用于选择输入信号和时钟是来自解调器信 道或直接来自汉明编码模块。当KW01、KW02设置在1_2位置（CH：左端），则 输入信号来自信道；开关KW01、KW02设置在2_3位置（LOOP：右端），则输入 信号来自汉明编码模块。2、汉明译码器：主要由串/并变换器、校正子生成器、3/8 译码器和纠错电路构成。该 电
7、路专门由一个CPLD (EPM7128)实现。3、汉明译码使能开关：SW03中H_EN与发端编码使能开关同步使用。 汉明译码模块各测试点定义：1、TPW01：输入时钟(56KHz BPSK/DBPSK)2、TPW02：输入数据(56Kbtps BPSK/DBPSK)3、TPW03：检测错码指示4、TPW04：输出时钟5、TPW05： CVSD 数据输出6、TPW06：同步数据输出7、TPW07： m 序列输出8、TPW08：异步数据输出M_SEL2im CVSI异步数步数A据）PCM序列KC0时钟TPC02图2.4.4swc（开关二发生器序列汉明编码模块电路功能组成框图ADPCMswa开关SW
8、C0开关:h_enE_MOD1SW(C0开关十产生错码E_MOD2UC01 . 开关数据出输开关数据系统定时I数输出数据 终端 信道 终端 信道 时钟错码指示TPWTPW07WT6WADRCVSD俞出时钟异步序数列据同步数据二、实验仪器1、JH5001 通信原理综合实验系统一台2、20MHz 双踪示波器一台3、JH9001型误码测试仪（或GZ9001型）一台三、实验目的1、通过纠错编解码实验，加深对纠错编解码理论的理解三、 实验内容准备工作：（1）首先通过菜单将调制方式设置为BPSK或DBPSK方式；将汉明编码模块内工作 方式选择开关 SWC01 中，编码使能开关插入（ H_EN ） ，ADP
9、CM 数据断开 （ADPCM）；将输入数据选择开关KC01设置在m序列（DT_M）位置；设置m 序列方式为（00： M_SEL2和M_SEL1拔下），此时m序列输出为1/0码。SWC01KC01DT_M（2）将汉明译码模块内输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在LOOP位置（右 端），输入信号直接来自汉明编码模块；将译码器使能开关KW03设置在工作位置0N （左 端）。1. 编码规则验证（1）用示波器同时观测编码输入信号TPC01波形和编码输出波形TPC05，观测时以 TPC01 同步，观测是否符合汉明编码规则（参见表2.4.1 所示）。注意此时输入、 输出数据速率不同，输入数据速率为
10、32Kbps，输出数据速率为56Kbps。（2）设置m序列方式为（10： M_SEL2插入、M_SEL1拔下），此时m序列输出为11/00 码（参见表2.4.2所示）。用示波器同时观测编码输入信号TPC01波形和编码输出 波形TPC05，观测时以TPC01同步，观测是否符合汉明编码规则。（3）设置其它m序列方式，重复上述测量步骤。注：其它两种m序列周期因非4bit的倍数，观测时要仔细调整示波器才能观测。2. 译码数据输出测量（1）用示波器同时观测汉明编码模块的编码输入信号 TPC01 波形和汉明译码模块译 码输出m序列波形TPW07,观测时以TPC01同步。测量译码输出数据与发端信 号是否保持
11、一致。（2）设置不同的m序列方式，重复上述实验，验证汉明编译码的正确性。问题与思考：当m序列产生输出0/1码或00/11码或7位周期序列时（都是短周期性数 据），观测译码接收和发送数据信号一致，此时保持跳线开关和设置不变，插拔H-EN。此 时有可能发生译码输出数据与编码数据有不一致。如不一致，可将SWC01中的ADPCM开 关插入再断开（加入一段随机数据），在加入 ADPCM 数据时须将 KO01 置于左边， K501 置于右边。此时译码输出数据与编码数据又一致，这是为什么（参照表2.4.1 进行分析）？ 在实际通信中如何解决这问题？3. 译码同步过程观测将汉明编码模块工作方式选择开关SWC0
12、1的编码使能开关插入（H_EN）； ADPCM数 据有效（ADPCM）。将汉明译码模块的输入信号和时钟选择开关KW01、KW02设置在2_3 位置（右端），输入信号直接来自汉明编码模块。（1）用示波器检测汉明译码模块内错码检测指示输出波形TPW03。将汉明编码模块内 工作方式选择开关SWC01的编码使能开关断开（H_EN）,使汉明译码模块失步, 观测TPW03变化；将编码使能开关插入（H_EN）,观测汉明译码的同步过程， 记录测量结果。4. 发端加错信号观测将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的编码使能开关插入（H_EN）； ADPCM数 据有效（ADPCM）。将汉明译码模块内输入信号和时
13、钟选择开关KW01、KW02设置在LOOP 位置（右端），输入信号直接来自汉明编码模块；将译码器使能开关KW03设置在工作位置 0N （左端）。（1）用示波器同时测量汉明编码模块内加错指示 TPC03 和汉明译码模块内错码检测 指示输出波形TPW03的波形，观测时以TPC03同步。此时无错码。（2）将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的加错开关E_MOD0接入，产生1位 错码，定性观测明译码能否检测出错码，记录结果。（3）将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的加错开关E_MOD1接入，产生2位 错码，定性观测明译码能否检测出错码，记录结果。（4）将汉明编码模块工作方式选择开关SWC01的加错开关E_MODO、E_MOD1都插 入，产生更多错码，定性观测明译码能否检测出错码和失步，记录结果。五、实验报告1、画出输入为0/1码、00/11码和1110010m序列码的汉明编码输出波形。2、分析整理测试数据。
