漢明碼編譯碼

《漢明碼編譯碼》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、漢明碼編譯碼一設(shè)計(jì)思想漢明碼是一種常用的糾錯(cuò)碼，具有糾一位錯(cuò)誤的能力。本實(shí)驗(yàn)使用Matlab平臺(tái)，分別用程序語言和simulink來實(shí)現(xiàn)漢明碼的編譯碼。用程序語言實(shí)現(xiàn)就是從原理層面，通過產(chǎn)生生成矩陣，錯(cuò)誤圖樣，伴隨式等一步步進(jìn)行編譯碼。用simulink實(shí)現(xiàn)是用封裝好的漢明碼編譯碼模塊進(jìn)行實(shí)例仿真，從而驗(yàn)證程序語言中的編譯碼和誤碼性能分析結(jié)果。此外，在結(jié)合之前信源編碼的基礎(chǔ)上，還可實(shí)現(xiàn)完整通信系統(tǒng)的搭建。二實(shí)現(xiàn)流程1.漢明碼編譯碼圖1漢明碼編譯碼框圖1)根據(jù)生成多項(xiàng)式，產(chǎn)生指定的生成矩陣G2)產(chǎn)生隨機(jī)的信息序列M3)由得到碼字4)進(jìn)入信道傳輸5)計(jì)算得到伴隨式6)得到解碼

2、碼流7)得到解碼信息序列2.漢明碼誤碼性能分析誤碼率（SER）是指?jìng)鬏斍昂箦e(cuò)誤比特?cái)?shù)占全部比特?cái)?shù)的比值。誤幀率（FER）是指?jìng)鬏斍昂箦e(cuò)誤碼字?jǐn)?shù)占全部碼字?jǐn)?shù)的比值。通過按位比較、按幀比較可以實(shí)現(xiàn)誤碼率和誤幀率的統(tǒng)計(jì)。1.構(gòu)建完整通信系統(tǒng)圖2完整通信系統(tǒng)框圖三結(jié)論分析1.漢明碼編譯碼編寫了GUI界面方便呈現(xiàn)過程和結(jié)果。圖3漢明碼編譯碼演示GUI界面以產(chǎn)生（7，4）漢明碼為例說明過程的具體實(shí)現(xiàn)。1)根據(jù)生成多項(xiàng)式，產(chǎn)生指定的生成矩陣G用[H,G,n,k]=hammgen(3,'D^3+D+1')函數(shù)得到系統(tǒng)碼形式的校驗(yàn)矩陣H、G以及碼字長(zhǎng)度n和信息位數(shù)k2)產(chǎn)生隨機(jī)的信息序列M

3、1)由得到碼字2)進(jìn)入信道傳輸假設(shè)是BSC信道，錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率設(shè)定為0.1傳輸后接收端得到的碼流為紅色表示錯(cuò)誤比特。3)計(jì)算得到伴隨式錯(cuò)誤圖樣0000001000001000001000001000001000001000001000000伴隨式101111011110001010100查表可知第一行碼字錯(cuò)誤圖樣為0100000，第二行碼字錯(cuò)誤圖樣為1000000，第三行碼字錯(cuò)誤圖樣為0000001。進(jìn)行即可得到糾錯(cuò)解碼的碼字C2。4)得到解碼碼流5)得到解碼信息序列可以看出解碼信息序列與原信息序列一樣，體現(xiàn)了漢明碼的糾錯(cuò)能力。2．性能分析1）BSC信道仿真設(shè)置BSC錯(cuò)誤轉(zhuǎn)

4、移概率Pe從0到1變化，步進(jìn)為0.01，在每個(gè)Pe值進(jìn)行1000次蒙特卡洛仿真，得到圖4所示誤碼率隨Pe變化曲線圖和圖5所示誤幀率隨Pe變化曲線圖。圖6誤碼率隨Pe變化曲線圖圖中綠線為BSC信道誤碼率，紅線為設(shè)定Pe值，藍(lán)線為Hamming碼解碼誤碼率。由圖線可以看出仿真的BSC信道誤碼率與Pe一致。在Pe<0.2時(shí)，Hamming碼的解碼誤碼率隨著BSC信道錯(cuò)誤傳輸概率Pe的減小而減小。Hamming碼的解碼誤碼率顯著下降，約為Pe的1/2。Hamming碼的糾1位錯(cuò)起到了很好的效果。0.20.2時(shí)

5、，傳一個(gè)碼字錯(cuò)誤比特?cái)?shù)近似為2，而Hamming碼只能糾一位錯(cuò)，兩位同時(shí)出錯(cuò)時(shí)會(huì)糾成另一個(gè)碼字，這樣就可能增加誤比特?cái)?shù)，使得“越糾越錯(cuò)”。Pe>0.5時(shí)，情況恰好相反。圖7誤幀率隨Pe變化曲線圖可以看出隨著Pe增加，BSC傳輸誤幀率和Hamming譯碼誤幀率成S曲線上升達(dá)到1。Hamming譯碼誤幀率要低于BSC傳輸誤幀率，體現(xiàn)了其糾錯(cuò)能力使得碼字錯(cuò)誤減少這一效果。與誤碼率的圖對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，誤幀率要比誤比特率高。為了進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果的正確性，進(jìn)行了simulink仿真。圖8BSC信道仿真框圖用伯努利二進(jìn)制發(fā)生器產(chǎn)生隨機(jī)序列，進(jìn)行漢明碼編碼，進(jìn)入BSC信道傳輸，之后進(jìn)行漢明碼

6、譯碼，用ErrorRateCalculation模塊統(tǒng)計(jì)誤碼率，結(jié)果如下：圖9simulink仿真BER隨Pe變化曲線圖與程序?qū)崿F(xiàn)仿真的結(jié)果幾乎一樣。2）AWGN信道仿真AWGN信道仿真直接用simulink實(shí)現(xiàn)。圖10AWGN信道仿真框圖設(shè)置系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式為2FSK，設(shè)定AWGN信道的SNR從0到8dB以1dB步進(jìn)變化，得到誤碼率統(tǒng)計(jì)圖。圖11simulink仿真BER隨SNR變化曲線圖圖中綠線為2FSK調(diào)制誤碼率，是由于AWGN帶來的。藍(lán)線為漢明碼解碼后誤碼率。可以看出，漢明碼能夠很好的降低誤碼率。在SNR達(dá)到5dB時(shí)錯(cuò)誤概率降低為0.001.3．完整通信系統(tǒng)的構(gòu)

7、建以傳輸圖片為例，信道設(shè)置為BSC信道。在不加入漢明碼和加入漢明碼兩種情況下觀察傳輸后圖像的情況。結(jié)果如下表所示。BSC錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率Pe0.10.050.010.0010BSC傳輸圖像加漢明碼誤碼率0.06520.020.000600加漢明碼傳輸圖像由結(jié)果可以看出，加入信道編碼后，當(dāng)BSC錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率Pe<0.01后，圖像恢復(fù)性能有明顯的改善。這體現(xiàn)了漢明碼雖然只有糾一位錯(cuò)的能力，但由于一般信道的Pe不會(huì)很大，其糾錯(cuò)的實(shí)用性和效果還是很好的。四思考題解答1.采用循環(huán)Hamming碼在硬件實(shí)現(xiàn)中的優(yōu)點(diǎn)？與普通的線性分組碼譯碼電路