数字通信原理实验四循环码编译码实验Word文档下载推荐.docx

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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

。

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4.1）。

图4.1

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

原理图见图4.6。

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。

本单元还提供编译码器所需的开关信号帧SW，K1，K2，K3，其波形与关系图如图4.3所示。

图4.1虚线框图Ⅱ画出了产生上述开关信号的原理图。

触发器JK1、JK2、JK3、JK4及D5的输出分别为Q1、Q2、Q3、Q4、Q5。

帧信号为Q2?

Q3?

Q4，K1信号为Q5?

Q4?

Q2?

Q1，K2信号为Q5?

Q1，K3信号为Q4?

Q1?

Q5。

（2）信码发生器

原理图见图4.4。

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，其原理如图4.5所示。

根据生成多项式

，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（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（64个编码输出信号附表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4.2所示）。

图4.2位错码发生器

15位错码发生器的原理见图4.7。

其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4.3，原理图见6.8。

图4.3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：

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 

＋I<

250mA 

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。

（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

求得每一码字的余式

理论计算得到码字应为：

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。

（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。

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。

（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。

五、基本实验仪器

实验箱 

循环码编、译码实验，华南理工大学电子与信息工程系

双踪示波器 

一台

直流稳压电源 

+8V一台

六、思考题

1．求出本实验循环码的最小码距、及检错纠错能力并与实验结果进行比较。

2．已知码字010011，用本实验生成多项式，求出循环码的码字，并与附表1进行比较。

＊3．用ARTER可编程软、硬件设备，设计一个本实验的硬件设备。

实验截图

抽取三组验证监督码：

CDIN码：

000001

对应九位监督码:

001110011，则波形码为

011111

100010111，则波形码为

111111

000101110，则波形码为111111*********

加入两个错误：

加入两个错误的波形：

加入三个错误：

加入三个错误的波形：

信道加入2个错误，译码显示电路与信码显示电路一致：

信道加入3个错误，译码显示电路与信码显示电路不一致：