湖南科技大学
信息与电气工程学院
课程设计报告
课程：通信原理
题目：巴克码识别器仿真设计
专业：
班级：
姓名：
学号：
2016年07月10日
任务书
题目基于System View的巴克码识别器的仿真与分析
时间安排自 2015年7月4日至 2015年7月10日共 1 周
目的：
利用动态通信系统仿真软件SystemView对巴克码识别器的仿真设计及分析方法． PN 序列产生器的原理和巴克码识别器的工作过程,利用动态通信系统仿真软件SystemView设计了由数据发生器、时钟发生器、PN序列发生器、8位移位寄存器、加法器及逻辑比较器构成的巴克码识别器的仿真电路,并对此次仿真过程中的图符参数设置及巴克码生成波形，巴克码识别输出波形，检测器检测单峰脉冲、数据与时钟的波形覆盖图等仿真结果加以分析。最后对系统性能指标漏同步概率、假同步概率、群同步平均建立时间以及群同步保护加以论述。
要求：
主要要求如下：
1、掌握巴克码的特点和巴克码识别器的原理。
2、设计一个基于System View的巴克码识别器的仿真。
3、对仿真结果进行必要的分析与讨论.
总体方案实现：
1、认识数字通信系统中群同步码的巴克码的特点和巴克码识别器的原理。
2、利用动态通信系统仿真软件System View对巴克码识别器进行仿真设计。
3、证明该设计方法的可行性和有效性，通过运用SystemView系统成功地仿真出巴克码识别器，检测识别出同步单峰脉冲，为帧同步的实现提供了必要条件，这就证明了基于System View的巴克码识别器的仿真的可行性和有效性。。
4、对设计中出现的问题以及解决措施进行探讨。
指导教师评语：
评分等级：【】
指导教师签名：
目录
摘要______________________________________________________________________ - 1 - 第一章：设计原理与仿真软件介绍____________________________________________ - 3 - 1.1 巴克码简介 _________________________________________________________ - 3 - 1.2 群同步原理 _________________________________________________________ - 4 - 1.3 连贯式插人法 _______________________________________________________ - 4 - 1.4 system view简介____________________________________________________ - 4 - 第二章：模块电路设计与参数设置____________________________________________ - 4 - 2.1 原理框图 ____________________________________________________________ - 4 - 2.1 巴克码生成电路 ______________________________________________________ - 5 - 2.2 时钟信号实现 ________________________________________________________ - 5 - 2.3 PN序列产生器________________________________________________________ - 6 - 2.4 检测电路 ____________________________________________________________ - 8 - 第三章仿真设计步骤______________________________________________________ - 8 - 3.1 系统设计步骤 ________________________________________________________ - 8 - 第四章仿真分析_________________________________________________________ - 10 - 4.1 各分析接收图符的波形 _______________________________________________ - 10 - 4.2 各波形频谱图 _______________________________________________________ - 12 - 第五章总结_____________________________________________________________ - 14 - 5.1 出现的问题及解决办法 _______________________________________________ - 14 - 5.2 个人总结 ___________________________________________________________ - 14 - 参考文献_________________________________________________________________ - 15 -
摘要
数字通信系统中群同步码的巴克码的特点和巴克码识别器的原理是整个设计的思想，给出了利用动态通信系统仿真软件SystemView对巴克码识别器的仿真设计及分析方法．PN序列产生器的原理和巴克码识别器的工作过程,利用动态通信系统仿真软件SystemView设计了由数据发生器、时钟发生器、PN序列发生器、8位移位寄存器、加法器及逻辑比较器构成的巴克码识别器的仿真电路,并对此次仿真过程中的图符参数设置及巴克码生成波形，巴克码识别输出波形，检测器检测单峰脉冲、数据与时钟的波形覆盖图等仿真结果加以分析。最后对系统性能指标漏同步概率、假同步概率、群同步平均建立时间以及群同步保护加以论述。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。
关键词：System View；巴克码识别器；仿真设计；群同步码。
Abstract
Group of synchronous code barker code in digital communication system and the characteristics of the principle of barker code recognizer is the soul of the whole design, was given by using the dynamic communication system simulation software SystemView simulation design and analysis method of barker code recognizer. The principle of PN sequence generator and the working process of the barker code recognizer, using dynamic communication system simulation software SystemView designed by data generator, clock generator, PN sequence generator, 8 bits shift register, adder and logic in the composition of the comparator barker code discriminator circuit simulation, and the simulation of the glyphs in the process of parameter setting and barker code to generate the waveform, barker code recognition output waveform, pulse single-peak detector, data and clock waveforms overlay, etc. The results of simulation analysis. Finally, the system performance index missed synchronization probability and false synchronization probability, group of synchronous average set up time and group synchronization protection. The simulation results show that the method is feasible and effective.
Key words: The System View.Barker code recognizer; The simulation design; Group synchronization code.
第一章：设计原理与仿真软件介绍
1.1 巴克码简介
通过资料查询，对巴克码归纳如下：
巴克码是50年代初，R.H.巴克提出的一种具有特殊规律的二进制码组。它是一个非周期序列，一个n 位的巴克码{X1，X2，X3，···Xn。)，每个码元只可能取值+1或-1，它的自相关函数为:
目前已找到的只有10组，并且已经证明在长度小于12100的范围内不存在其他长度的巴克码，已知的其中长度的巴克码如下：
n 巴克码组
2 ++ ，+－
3 ++－
4 +++－，++－+
5 +++－+
7 +++－－+－
11 +++－－－+－－+－
13 +++++－－++－+－+
表中“+”表示+1，“－”表示－1。
以n = 7的巴克码为例，它的局部自相关函数可求出j＝2、3、4、5、6、7时的R（j）值分别为－1、0、－1、0、－1、0，再求出j为负值时的自相关函数值，两者一起画在图3-2 中。由图可见，其自相关函数在j＝0时出现尖锐的单峰，如图所示。
图1-1 七位巴克码的自相关函数
1.2 群同步原理
通信系统的帧同步中的消息数字流总是用若干码元组成一个“字”，又用若干“字”组成一“句”，即组成一个个的“群”进行传输的。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为群同步或帧同步。
接收码组与发送码组在结构、频率和相位上须完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。发送端和接收端可以采用高精确度和高稳定度的时钟频率源，以保证频率和相位的稳定性。但在实际应用中，存在许多事先无法估计的不确定因素，如收发时钟不稳定、发送时刻不确定、信道传输时延及干扰等，尤其在移动通信中，这些不确定因素都有随机性，不能预先补偿，因此只能通过同步系统消除。
群同步的任务就是在位同步信息的基础上，识别出数字信息群（“字”或“句”）的起止时刻，或者说给出每个群的“开头”和“末尾”时刻。这些特殊的码字应该在信息码元序列中不会出现，或者是偶然可能出现，但不会重复出现，此时只要将这个特殊码字连发几次，收端就能识别出来，接收端根据这些特殊码字的位置使接收设备的帧定时与接收到的信号中的帧定时处于同步状态实现群同步。
1.3 连贯式插人法
连贯式插人法，又称集中插入法。它是指在每一信息群的开头集中插入作为群同步码组的特殊码组，该码组在信息码中很少出现，其基本要求是具有尖锐单峰特性的自相关函数，便于与信息码区别，码长适当、以保证传输效率。满足此要求的特殊码组有：全0码、全1码、1与0交替码、巴克码、电话基群帧同步码0011011。由于巴克码具有建立时间短、码组易于识别等优点[8]，因此应用是最普遍的。
1.4 system view简介
System View是美国Elanix公司推出的基于个人计算机Windows环境的动态通信系统仿真工具，它可用于DSP信号处理、滤波器设计以及复杂的通信系统数学模型的建立和仿真分析．它的用户界面友好，分析窗口功能强大，用户只需用鼠标点击图符库中的相应图符就能完成各种系统的搭建、设计和仿真分析。
第二章：模块电路设计与参数设置
2.1 原理框图
巴克码识别系统由伪随机序列（数据）发生器、时钟发生器、巴克码生成电路、检测电路共同组成，其中巴克码由时钟脉冲加到PN序列产生器上生成。系统原理框图如图2-1所示
图2-1系统原理框图
2.1巴克码生成电路
时钟脉冲加到PN序列产生器上生成巴克码，巴克码生成电路如图2-2 所示
图2-2 巴克码生成电路原理图
2.2 时钟信号实现
时钟信号：为系统提供一连串稳定的脉冲信号，从而满足系统各部分协同工作需要的稳定的脉冲信号。
时钟信号源参数设置：一个周期脉冲序列应等于，或长于指定的脉冲宽度，即保证一周期内有脉冲信号显示。脉冲宽度一般设置为5e-3 sec即0．005s，那么输入频率应小于200Hz，因为1/200=0．005s，这里频率定义为常用值100Hz，具体操作如下。
打开SystemView仿真软件，从图符库中拖出一个信号源图符“Source”到设计窗口，双击该图符，在出现的如图3-4 信号源库窗口中，选择周期信号“Periodic”中的脉冲信号“Pulse Train”，按“Parameter”按钮，如图2-3所示。
图2-3 信号源库窗口
弹出如图2-4参数设置窗口，将电压幅度“Amp”定义为1，频率“Frequency”定义为100，脉冲宽度“PulseW”定义为5e-3，偏置电压“Offset”定义为 -500e-3。按确定退出。
图2-4 时钟参数设置窗口
2.3 PN序列产生器
SystemView在通信图符库中给出了一个PN码发生器的图符。只需在该图符的输入端加入一定频率的时钟信号，给出相应的移位寄存器长度、反馈系数（或抽头）和起始种子（Seed）便可得到所需的PN序列。下面具体介绍伪随机(PN)序列生成原理。
伪随机(PN)序列:可预先确定的，且可以重复地生产和复制的又具有某种随机序列的随机特性（即统计特性）的确定的序列。
伪随机序列系列具有良好的随机性和自相关性，并且有预先的可确定性和可重复性。最常见的二进制PN 序列是最大长度线性移位寄存器序列，简称m 序列[3]，它是由一个线性反馈的n 级移位寄存器生成的。所谓线性反馈，是指反馈函数中仅包含模2 加运算而不含非线性运算。n 级移位寄存器共有2n 个状态，除去全0状态外有2 n -1 种状态，因此它能产生的最大长度的码序列为2 n -1位。这样生成的m 序列是一个以P＝2 n -1为周期的循环序列。
下面介绍一般n 级移位寄存器产生m序列的方法。
图2-5是由n 级移位寄存器构成的码序列发生器。寄存器的状态决定于时钟控制下输入的信息（“0”或“1”），例如第i 级移位寄存器决定于前一时钟脉冲后的第i -1级移位寄存器状态。参加反馈的各级输出经多次模2和后把最后结果送入第一级。需要注意的是，结构需有全0检测电路和启动电路，否则由于某种原因（如启动）发生器可能死在全“0”状态。
图2-5 n级循环序列发生器的模型
图2-7中C0，C1，…，Cn均为反馈线，其中C0=Cn=1，表示反馈连接。因为m序列是由循环序列发生器产生的，因此C0和Cn肯定为1，即参与反馈。而反馈系数C1，C2，…，Cn-1若为1，参与反馈；若为0，则表示断开反馈线，即开路无反馈连线。反馈系数即反馈信号的抽头系数。
以7位巴克码为例，查表2-1知n=3,Ci =(13)8 ，P＝2 n-1=7。
级数n 周期P
反馈系数C i（八进制）
3 7 13
4 1
5 23
5 31 45，67，75
6 63 103，147，155
表2-1 部分m序列反馈系数表
反馈系数Ci =(13)8，将它化成二进制数为1011，即相应的反馈系数依次为C0=1， C1=0 ，C2=1，C3=1。那么n=3，Ci=(13)8的m序列发生器的电路原理图如图2-6所示。
图2-6 n=3,Ci=(13)8的m序列发生器原理图
根据图2-6所示电路，假设移位寄存器的初始态为001，在时钟脉冲作用下，逐级移位，码序列产生过程如表2-2所示。
D CP D1D2D3D2⊕D3
0 0 0 1 1
1 1 0 0 0
2 0 1 0 1
3 1 0 1 1
4 1 1 0 1
5 1 1 1 0
6 0 1 1 0
7 0 0 1 1
表2-2 n=3,Ci=(13)8的m序列发生器状态表
由表2-2可知，经过7个时钟脉冲，又回到起始状态001，输出码序列为10010111001011…。可见，码序列周期长度P＝23-1=7。上面假设一种初始状态，如果反馈逻辑关系不变，换另一种初始状态，则产生的序列仍为序列只是起始位置不同而已，所以起始状态为111时，输出序列为11100101110010…，即以7位巴克码1110010为周期。
据上述理论，PN序列产生器就可以通过设置仿真出来。
2.4 检测电路
如图2-7使用一个8位移位寄存器（图符5）的前7位，3个非门（图符6、7、8），加法器（图符9）和比较器（图符16）构成检测电路。信号输出经过比较判决器（图符16）检测识别出大于6的单峰脉冲。
图2-7检测电路原理图
第三章仿真设计步骤
4.1 系统设计步骤
1）.进入System View。双击桌面上的System View快捷图标或单击程序组中的System View即可启动System View。
2）.点击菜单栏的“File->New System”建立一个新文件。
3）.定义一个幅度为1V，频率为100Hz的数据信号源。从图符库中拖出一个信号源图符“Source”到设计窗口，双击该图符，在出现的信号源库窗口中，选择噪声/伪随机序列“Noise/PN”中的伪随机序列信号“PN Seq”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的幅度“Amp”定义为1，频率“Frequency”定义为100。确定退出。
4）.定义一个幅度为1V，频率为100Hz的信时钟号源。从图符库中拖出一个信号源图符“Source”到设计窗口，双击该图符，在出现的信号源库窗口中，选择周期信号“Periodic”中的脉冲信号“Pulse Train”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的电压幅度“Amp”定义为1，频率“Frequency”定义为100，脉冲宽度“PulseW”定义为5e-3 ，偏置电压“Offset”定义为-500e-3。确定退出。
5）.定义四个接收图符。拖动一个接收图符“sink”到设计窗口，点击复制三个同样的图符，双击它们，将它们都选择分析类“Analysis”中的分析接收“Analysis”，确定退出。
6）．按快捷键切换到通信图符库，从图符库中拖出一个逻辑图符“ Logic”至设计窗口，点击复制三个同样的图符，双击其中一个，在出现的窗口中，选择“FF/Latch/Reg”中的8位移位寄存器“Shft-8in”按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的输出真值“True Output”定义为1，输出假值“False Output”定义为-1。确认退出，图符变成。另外三个图符选择门/缓冲器“Gates/Buffers”中的逻辑非“Invert”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的输出真值“True Output”定义为1，输出假值“False Output”定义为-1。确认退出。
7）．从图符库中拖出一个加法器图符“Adder”到设计窗口。
8）．从图符库中拖出一个图符“Comm”到设计窗口，双击该图符，在跳出的窗口中选择“Filters/Data”中的PN序列产生器“PN Gen”，按“Parameter”按钮，依据前面理论，n=3,C i=(13)8的m序列故将参数设置窗口中的寄存器长度“Reg Len”定义为3，种子“Seed”定义为7，抽头项“Taps”的2和3打勾。确认退出。
9）．从图符库中拖出一个算子图符“Operator”到设计窗口,双击该图符，在跳出的窗口中选择逻辑算子”Logic”中的比较器“Compare”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的比较“Comparison”选取“a>b”，真值输出“True Output”定义为 2 ，假值输出“ False Output”定义为 0 。确认退出。
10）. 从图符库中拖出一个信号源图符“Source”到设计窗口，双击该图符，在跳出的窗口中选“Aperiodic”的阶跃函数“Step Fct”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的电压幅度“Amp”定义为0，确认退出，图符变成。点击复制一个同样的图符，电压幅度“Amp”定义为 6。
11）．连接图符。将数据信号源输出图符分别连接到移位寄存器图符和接收图符；时钟信号源输出图符分别连接到移位寄存器图符、接收图符和PN序列产生器图符，图符再连接到接收图符；移位寄存器图符的0，2，3口分别经过非门再接到加法器图符，而图符5的1，4，5，6口直接接到加法器图符，另外加法器外加一个阶跃信号源图符4；加法器图符5 输出到判决器图符，最后由判决器图符输出到接收图符。得到如图3-1所示的巴克码识别器仿真系统原理图。
图3-1 仿真系统原理图
12）.设置系统运行时间。单击工具条中的系统定时“System Time”按钮，把采样频率“Samp1e Rate”设置为载波频率的10倍1e+3 Hz，采样点数“No. of Samples”设置为1024。
13）.按创建便笺按钮，加入注释Note Pad，汉字的颜色和字体可以在文字框内单击右键定义。
14）.运行系统。单击工具条中的运行按钮运行系统。
15）.单击“Analysis”快捷按钮进入分析窗口，单击窗口工具条的水平分布，使整个窗口排列显示四个图形W0、W1、W2、W3，利于对照观察分析。这时可以看到四个图形W0、W1、W2、W3。
16）.将三个波形图叠加显示，单击接收计算器按钮，弹出分析窗的接收计算器窗口选择“Operatrs”的“Overlay Plots”分析按钮，按键盘的Ctrl键并单击选中W0、W1、W2，就会出现一个新的图形W4，三个波形分别用不同的颜色表示。鼠标双击图形顶部的说明文字，可修改成汉字，命名为“巴克码检测器检测单峰脉冲、数据与时钟的波形覆盖图”。
17）. 对输出波形进行频谱分析。单击接收计算器按钮，弹出分析窗的接收计算器窗口，选择“Spectrum”分析按钮，并分五次选中W0、W1、W2、W3、W4，就会出现五个新的图形，分别对应前面五个波形。
18）.结束仿真，保存系统。通过选择“File -> Save”把刚才设计的内容保存下来。
第四章仿真分析
4.1 各分析接收图符的波形
信源信号波形如图4-1所示：
图4-1 信源信号波形图
定义了一个幅度为1V，频率为100Hz的数据信号源。通过从图符库中拖出一个信号源图符“Source”到设计窗口，双击该图符，在出现的信号源库窗口中，选择噪声/伪随机序列“Noise/PN”中的伪随机序列信号“PN Seq”，按“Parameter”按钮，将参数设置窗口中的幅度“Amp”定义为1，频率“Frequency”定义为100。
时钟信号波形如图4-2 所示：
图4-2 时钟信号波形图
显然这是时钟信号波形，且时钟信号源图符1 直接连接到接收图符3，故可确定W1（图4-2）为时钟信号波形。
PN序列波形如图4-3所示：
图4-3 PN序列波形
通过选择“Filters/Data”中的PN序列产生器“PN Gen”， n=3,C i=(13)8的m序列故将参数设置窗口中的寄存器长度“Reg Len”定义为3，种子“Seed”定义为7，抽头项“Taps”的2和3打勾后就产生了该图。
输出检测波形如图4-4所示
图4-4 输出波形
巴克码检测器检测单峰脉冲、数据与时钟的波形覆盖图如图4-5所示：
图4-5 波形覆盖图
而有时仿真得到如图4-5所示的覆盖图，可以看到在同步脉冲前面出现了一组应数据代码与巴克码相同产生的伪同步信号。这是因为无论选用何种巴克码始终存在与同步码组码元序列相同的数据码组。所以使用巴克码组作为帧同步信号，和后面群同步保护讲到的同步码的保护，以实现正确的帧同步，避免伪同步的发生。一般通过判断前后多个同步脉冲的出现周期来剔除伪同步信号。
4.2 各波形频谱图
对输出波形进行频谱分析。单击接收计算器按钮，弹出分析窗的接收计算器窗口，选择“Spectrum”分析按钮，并分五次选中W0、W1、W2、W3、W4，就会出现五个新的图形，分别对应前面五个波形。
信源信号频谱图如图4-6所示
图4-6 信源信号频谱图
时钟信号频谱图如图4-7所示
图 4-7 时钟信号频谱图
PN序列频谱图如图4-8所示：
图4-8PN序列频谱图
巴克码输出波形频谱图如图4-9所示
图4-9巴克码输出波形频谱图
组合频谱图如图4-10所示：
图4-10组合频谱图：
通过以上不同时刻仿真的巴克码检测器检测单峰脉冲、数据与时钟的波形覆盖图的对照观察，看出频谱平稳有规律，失真极小，这也正是数字通信的优点之一。
第五章总结
5.1 出现的问题及解决办法
（1）仿真运行时如果看不到单峰脉冲，应重复仿真或加大仿真的采样点数，才能得到预期效果。
（2）必须根据实际情况合理的设置脉冲信号的频率，系统的采样点数和采样频率参数，才能观察到巴克码识别输出。
（3）保存图片时有的栅格不便于查看波形图，故可以通过修改参数老控制波形的位置。
5.2 个人总结
在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。
通过这次用软件仿真来实现巴克码识别器设计，掌握了巴克码识别器的工作过程，学会了使用仿真软件System View（通信系统的动态仿真软件），并学会通过应用软件仿真来实现各种通信系统的设计，对以后的学习和工作都起到了一定的作用，加强了动手能力和学业技能，提高了我的自学能力，也锻炼了我分析问题，解决问题的能力！总的来说，这次毕业设计我受益匪浅。
我的个人体会：
（1）自己查资料找办法，独立思考分析解决，再者与老师同学交流沟通，反复研磨，不断积累经验。
（2）要一步一个脚印，例如在学习软件时，要先了解软件窗口基本工具的功能，结合学过的软件操作，结合设计例子熟练软件操作。
与此同时，本次设计成功地利用System View设计巴克码识别器的仿真,并对仿真过程中的关键问题及设计结果加以分析,结果证明了利用System View实现巴克码识别器的可行性和有效性，为最终硬件实现提供理论依据。通过这次设计和仿真结果可知，利用System View软件可以方便、快速地进行通信系统的仿真。并且只要参数适当，可以得到符合要求和直观理想的仿真结果。随着通信技术的不断发展，通信系统越来越复杂，设计和仿真难度也随之加大，利用System View可以十分方便地完成相应的通信系统的设计和仿真。
最后，感谢老师在此次课程设计中给予我们的帮助与指导，让我们接触到了System View这款有趣的软件。
参考文献
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吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院信息理论与编码课程设计报告 设计题目：哈夫曼编码的分析与实现专业班级：电子信息工程101 学生姓名： 学号： 指导教师：吕卅王超 设计时间：2013.11.18－2013.11.29
一、设计的作用、目的 《信息论与编码》是一门理论与实践密切结合的课程,课程设计是其实践性教学环节之一，同时也是对课堂所学理论知识的巩固和补充。其主要目的是加深对理论知识的理解，掌握查阅有关资料的技能，提高实践技能，培养独立分析问题、解决问题及实际应用的能力。 通过完成具体编码算法的程序设计和调试工作，提高编程能力，深刻理解信源编码、信道编译码的基本思想和目的，掌握编码的基本原理与编码过程，增强逻辑思维能力，培养和提高自学能力以及综合运用所学理论知识去分析解决实际问题的能力，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法 二、设计任务及要求 通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求： 1. 理解无失真信源编码的理论基础，掌握无失真信源编码的基本方法； 2. 掌握哈夫曼编码/费诺编码方法的基本步骤及优缺点； 3. 深刻理解信道编码的基本思想与目的，理解线性分组码的基本原理与编码过程； 4. 能够使用MATLAB 或其他语言进行编程，编写的函数要有通用性。 三、设计内容 一个有8个符号的信源X ，各个符号出现的概率为： 编码方法：先将信源符号按其出现的概率大小依次排列，并取概率最小的字母分别配以0和1两个码元（先0后1或者先1后0，以后赋值固定），再将这两个概率相加作为一个新字母的概率，与未分配的二进制符号的字母重新排队。并不断重复这一过程，直到最后两个符号配以0和1为止。最后从最后一级开始，向前返回得到各个信源符号所对应的码元序列，即为对应的码字。 哈夫曼编码方式得到的码并非唯一的。在对信源缩减时，两个概率最小的符号合并后的概率与其他信源符号的概率相同时，这两者在缩减中的排序将会导致不同码字，但不同的排序将会影响码字的长度，一般讲合并的概率放在上面， 12345678,,,,, ()0.40.180.10.10.070.060.050.04X x x x x x x x x P X ????=????????
目录 一：实验原理----------------------------1 二：程序源代码--------------------------1 三：实验分析-----------------------------6 四：实验结论---------------------------7
赫夫曼编码 一：实验原理 哈夫曼编码的具体步骤归纳如下： ① 概率统计（如对一幅图像，或m幅同种类型图像作灰度信号统计），得到n个不同概率的信息符号。 ② 将n个信源信息符号的n个概率，按概率大小排序。 ③ 将n个概率中，最后两个小概率相加，这时概率个数减为n-1个。 ④ 将n-1个概率，按大小重新排序。 ⑤ 重复③，将新排序后的最后两个小概率再相加，相加和与其余概率再排序。 ⑥ 如此反复重复n-2次，得到只剩两个概率序列。 ⑦ 以二进制码元赋值，构成哈夫曼码字。编码结束。 哈夫曼码字长度和信息符号出现概率大小次序正好相反，即大 概信息符号分配码字长度短，小概率信息符号分配码字长度长。 C、哈夫曼编码的特点 (1)哈夫曼编码的构造顺序明确，但码不是唯一的(因以大赋1还是小的赋1而异；
(2)哈夫曼编码的字长参差不齐，硬件实现不方便； (3)只有在概率分布很不均匀时，哈夫曼编码才有显著的效果，而在信源分布均匀时，一般不使用哈夫曼编码。 二：程序源代码： #define MAXVALUE 10000 #define MAXLEAF 30 #define MAXNODE 59 #define MAXBIT 10 #define LENTH 30 #include "" #include
***************** 实践教学 ***************** 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年秋季学期 通信系统综合训练 题目：巴克码识别器的设计与仿真 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师：彭铎 成绩：
摘要 巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。是目前已找到的最常用的群同步码字之一。它具有尖锐的自相关特性，便于与随机的数字信息相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。 本次课程设计是在掌握群同步码巴克码的基础上，利用MATLAB完成对巴克码识别器的设计。 关键字：巴克码识别器，MATLAB
目录 前言 (1) 1．基本原理 (2) 1.1目的及意义 (2) 1.2群同步 (2) 1.3巴克码 (3) 1.4系统设计框图 (3) 1.5MATLAB仿真软件 (4) 2．系统分析 (6) 2.1巴克码的发生 (6) 2.2巴克码的判决 (7) 2.3巴克码的同步 (8) 2.4群同步码 (9) 2.5移位寄存器 (10) 2.6同步字符的识别性能 (11) 3．系统设计与调试 (13) 3.1设计思路 (13) 3.2调试结果： (14) 设计总结 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18) 附录 (19)
前言 同步是通信系统中一个重要的实际问题。通信系统中的同步可分为载波同步、位同步、帧同步等几大类。在通信系统中，同步具有相当重要的地位。通信系统能否有效地、可靠地工作，很大程度上依赖于有无良好的同步系统。因此，如何使系统同步，如何保持同步，成为现代数字通信系统设计者所面临的重要课题。 在数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输的。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字”、“句”的起止时刻，在接收端产生与“字”、“句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，统称为群同步或帧同步。群同步信号的频率很容易由位同步信号经分频而得出。但是，每个群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。群同步的任务就是在位同步信息的基础上，识别出数字信息群（“字”或“句”）的起止时刻，或者说给出每个群的“开头”和“末尾”时刻。 为了实现群同步，可以在数字信息流中插入一些特殊码字作为每个群的头尾标记，这些特殊的码字应该在信息码元序列中不会出现，或者是偶然可能出现，但不会重复出现，此时只要将这个特殊码字连发几次，收端就能识别出来，接收端根据这些特殊码字就可以实现群同步。在数字通信系统中，实现帧同步的方法通常有两种：插入特殊码字实现群同步的方法有两种，即连贯式插入法和间隔式插入法。 作群同步码字用的特殊码字首先应该具有尖锐单峰特性的局部自相关特性，其次这个特殊码字在信息码元序列中不易出现以便识别，最后群同步识别器需要尽量简单。巴克码是目前已经找到的最常用的群同步码字之一。
EDA实验报告 姓名： 学号： 班级：
实验14选1数据选择器的设计 一、实验目的 1．学习EDA软件的基本操作。 2．学习使用原理图进行设计输入。 3．初步掌握器件设计输入、编译、仿真和编程的过程。 4．学习实验开发系统的使用方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA开发软件一套 2．微机一台 3．实验开发系统一台 4．打印机一台 三、实验说明 本实验通过使用基本门电路完成4选1数据选择器的设计，初步掌握EDA设计方法中的设计输入、编译、综合、仿真和编程的过程。实验结果可通过实验开发系统验证，在实验开发系统上选择高、低电平开关作为输入，选择发光二极管显示输出电平值。 本实验使用Quartus II 软件作为设计工具，要求熟悉Quartus II 软件的使用环境和基本操作，如设计输入、编译和适配的过程等。 实验中的设计文件要求用原理图方法输入，实验时，注意原理图编辑器的使用方法。例如，元件、连线、网络名的放置方法和放大、缩小、存盘、退出等命令的使用。学会管脚锁定以及编程下载的方法等。 四、实验要求 1．完成4选1数据选择器的原理图输入并进行编译； 2．对设计的电路进行仿真验证； 3．编程下载并在实验开发系统上验证设计结果。 五、实验结果 4选1数据选择器的原理图： 仿真波形图：
管脚分配：
实验2 四位比较器 一、实验目的 1．设计四位二进制码比较器，并在实验开发系统上验证。 2．学习层次化设计方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA 开发软件 一套 2．微机 一台 3．实验开发系统 一台 4．打印机 一台 5．其它器件与材料 若干 三、实验说明 本实验实现两个4位二进制码的比较器，输入为两个4位二进制码0123A A A A 和 0123B B B B ，输出为M （A=B ），G （A>B ）和L （A费诺编码课程设计报告书
建筑大学 电气与电子信息工程学院 信息理论与编码课程设计报告 设计题目：费诺编码 专业班级 学生： 学号： 指导教师： 设计时间： 2014.11.24－2014.12.5
第1章概述 1.1设计的作用、目的 《信息论与编码》是一门理论与实践密切结合的课程,课程设计是其实践性教学环节之一，同时也是对课堂所学理论知识的巩固和补充。其主要目的是加深对理论知识的理解，掌握查阅有关资料的技能，提高实践技能，培养独立分析问题、解决问题及实际应用的能力。 通过完成具体编码算法的程序设计和调试工作，提高编程能力，深刻理解信源编码、信道编译码的基本思想和目的，掌握编码的基本原理与编码过程，增强逻辑思维能力，培养和提高自学能力以及综合运用所学理论知识去分析解决实际问题的能力，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 1.2设计任务及要求 1．理解无失真信源编码的理论基础，掌握无失真信源编码的基本方法； 2．根据费诺编码算法，考虑一个有多种可能符号（各种符号发生的概率不同）的信源，得到费诺编码； 3．掌握费诺编码的优缺点； 4．能够使用MATLAB或其他语言进行编程，编写的函数要有通用性，要理解每个函数的具体意义和适用围，对主要函数的功能和参数做详细说明。 1.3设计容 费诺编码属于概率匹配编码，但不是最佳的编码方法。在编N进制码时首先将信源消息符号按其出现的概率依次由小到大排列开来，并将排列好的信源符号按概率值分N大组，使N组的概率之和近似相同，并对各组赋予一个N进制码元0、1……N-1。之后再针对每一大组的信源符号做如上的处理，即再分为概率和相同的N组，赋予N进制码元。如此重复，直至每组只剩下一个信源符号为止。此时每个信源符号所对应的码字即为费诺码。 针对同一信源，费诺码要比香农码的平均码长小，消息传输速率大，编码效率高。 一个有8个符号的信源X，各个符号出现的概率为： X P（X ） X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8 0.19, 0.18, 0.17, 0.16, 0.13, 0.10, 0.06, 0.01
专业综合 课程设计报告 课设题目：雷达波形模糊图 学院：信息与电气工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 哈尔滨工业大学（威海） 2013年11月28日 一、设计任务 模糊函数是对雷达信号进行分析研究和波形设计的有效工具, 是雷达信号理论中极为重要的一个概念。模糊函数最初是在研究雷达分辨力问题时提出的, 并从衡量两个不同距离和不同径向速度目标的分辨度出发提出了模糊函数的定义。但模糊函数不仅可以说明分辨力, 还可以说明测量精度、测量模糊度以及抗
干扰状况等问题。雷达信号的模糊函数与雷达信息的提取紧密相关, 它不仅涉及了雷达的精度, 还涉及了雷达的抗干扰、自适应以及雷达信号的处理方式。本次课程设计目标是：画出某线性调频和相位编码信号的模糊图；根据模糊图分析多普勒频移对匹配滤波的影响；产生雷达回波数据并匹配滤波，根据仿真结果分析各参数对匹配滤波结果的影响。 二、 方案设计 设计某线性调频和相位编码信号 线性调频波形的定义为 ()?? ? ??=2cos t t x τβπ τ≤≤t 0 （1） 使用复数表达式，有 ()()t j t j e e t x θτ πβ==/2 τ≤≤t 0 （2） 该波形的瞬时频率是相位函数的微分 ()()t dt t d t F i τ βθπ==21 （3） 假设0>β，在s τ的脉宽内()t F i 线性地扫过了整个Hz β带宽。当βτ=50时，()t F 就是一个线性调频波。 画出其模糊图并分析模糊图的特征 模糊函数是波形设计与分析的工具，它可以方便地刻画波形与对应匹配滤波器的特征。模糊函数在分析分辨率、副瓣性能，以及多普勒和距离模糊方面非常有用，另外也可以用于对距离-多普勒耦合的分析。 考虑当输入为多普勒频移响应想()()t F j t x D π2ex p 时波形()t x 的匹配滤波器输出。同时，假设滤波器具有单位增益（1=α），并且设计为在0=M T 时达到峰值。这仅仅意味着滤波器输出端的时间轴与目标距离期望的峰值输出时间相关。滤波器的输出为 ()()),(?)()2ex p(;*D D D F t A ds t s x s F j s x F t y ≡-=?∞ ∞ -π （4） 将其定义为复模糊函数，即),(?D F t A 的幅度函数，即 ),(?),(D D F t A F t A ≡ （5） 它是二变量函数：一个是相对于期望匹配滤波峰值输出的时延，另一个是为滤波 器设计的多普勒频移与实际接收的回波的多普勒频移之间的失配。 雷达信号的时间频率二维模糊函数定义为： dt e T t x t x F T y t F i d d d d d π2*)()(),(?∞ ∞ -+= （6） 上式不是模糊函数的唯一形式，为了分析方便，模糊函数还可以写成卷积形式，
1 巴克码简介 1.1巴克码简介 巴克码主要用于通信系统中的帧同步，其特点是具有尖锐的自相关函数，便于与随机的数字信息 相区别，易于识别，出现伪同步的可能性小。巴克码是一种具有特殊规律的二进制码组，它是一种非周期序列。一个n 位的巴克码组为{ ， ：， ，. ，}，其中 的取值是+1或一1，其局部自相关函数为： ()i i+j 10x x 0,1,100n j i n j R j j n j n ===??==+-<
图1.1 巴克码发生器设计原理图 MATLAB软件概述 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
信 息 论 课 程 设 计 实 验 报 告 专业班级：信计0802 姓名：刘建勋 学号：07 目录：
1.课题描述-----------------------------------------------------------------------------------------3 2.信源编码的相关介绍---------------------------------------------------------------------3 3.哈夫曼编码-------------------------------------------------------------------------------------3 哈夫曼编码算法-----------------------------------------------------------------------3 哈弗曼编码的特点--------------------------------------------------------------------4 哈夫曼实验原理----------------------------------------------------------------------- 4 4.哈夫曼编码的C++实现-----------------------------------------------------------------5 程序设计-----------------------------------------------------------------------------------5 运行结果-----------------------------------------------------------------------------------8 总结-----------------------------------------------------------------------------------------------------8 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------8
课程设计报告 课题名称帧同步提取 学院 专业 班级 学号 姓名 指导教师 定稿日期： 2014 年 06月13 日
目录 摘要 (1) 一、前言 (2) 1.1 CDMA帧同步背景 (2) 二、帧同步提取基本原理 (3) 2.1 CDMA含义 (3) 2.2基本原理 (3) 2.2.1发端用户数据成帧 (3) 2.2.2 收端帧同步提取 (3) 三、帧同步提取设计 (6) 3.1课程设计分析 (6) 3.2帧同步提取测试设计步骤 (7) 3.2.1实验箱设置 (7) 3.2.2“发端数据成帧”测量步骤 (7) 3.3单片机程序流程图如下 (9) 四、帧同步提取测试结果 (10) 4.1课程设计实物链接图 (10) 4.2“发端数据成帧”实验过程 (10) 4.3实测收端帧同步误码： (11) 五、课设总结 (12) 参考文献 (13) 附录（源程序） (14)
摘要 在当今这个信息高速发展的时代，移动通信已经成为生活中不可或缺的一部分。在移动环境下点对点的传输问题已经得到解决，那么对于给定资源应该采用什么多址技术使得有限的资源能传输更大容量的信息？移动通信系统的发展经历了第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统和第三代移动通信系统（IMT-2000）。第一代移动通信系统包括AMPS、TACS和NMT等体制。第二代数字移动通信系统包括GSM、IS-136(DAMPS)、PDC、IS-95等体制。一个典型的数字蜂窝移动通信系统包括：移动台（MS）、基站分系统（BSS）、移动交换中心（MSC）、原籍（归属）位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器(VLR)、设备标识寄存器（EIR）、认证中心（AUC）和操作维护中心（OMC）。而这其中，多址技术便主要解决众多用户如何高效共享给定频谱资源的问题。常规的多址方式有三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输，因此群同步信号的频率很容易由位同步信号经分频而得出，但是每群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。群同步的任务就是要给出这个“开头”和“末尾”的时刻。群同步有时也称为帧同步。本次课程设计主要研究帧同步的提取及实现方法。 关键词：CDMA 帧同步移动通信
1 课题描述 本文通过采用递归的思想进行费诺编码，求得了每个字符的二进制码字。并且对编码后的平均码长，以及编码的传输效率进行了求解。符合费诺编码的要求，得到了预期的编码结果。 2 信源编码的相关介绍 信源编码分为无失真信源编码和限失真信源编码。一般称无失真信源编码为第一机械定理；限失真信源编码定理称为第三极限定理。 由于信源符号之间存在分布不均匀和相关性，使得信源存在冗余度，信源编码的主要任务就是减少冗余，提高编码效率。具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性，寻找一定的方法把信源输出符号序列变换为最短码字序列的方法。信源编码的基本途径有两个：使编码中各个符号出现的概率尽可能地相等，即概率均匀化。 信源编码的基础是信息论中的两个编码定理：无失真编码定理和限失真编码定理。其中无失真编码定理是可逆编码的基础。可逆是指当信源符号转换成代码后，可从代码无失真地恢复信源符号。当已知信源符号的概率特性时，可计算它的符号熵，这表示每个信源符号所载有的信息量。编码定理不但证明了必定存在一种编码方法，可使代码的平均长度可任意接近但不低于符号熵，而且还阐明达到这目标的途径，就是使概率与码长匹配。无失真编码或可逆编码只适用于离散信源。对于连续信源，编成代码后就无法无失真地恢复原来的连续值，因为后者的取值可有无限多个。此时只能根据率失真编码定理在失真受限制的情况下进行限失真编码。信源编码定理出现后，编码方法就趋于合理化。 凡是能载荷一定的信息量，且码字的平均长度最短，可分离的变长码的码字集合称为最佳变长码。能获得最佳码的编码方法主要有：香农码（Shannon)、费诺(Fano)、哈夫曼(Huffman)编码等。 3.费诺编码 3.1费诺编码算法 (1)将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列：n p p p ≥≥≥ 21。 (2)将依次排列的信源符号按概率值分为两大组，使两个组的概率之和近似相同，并对各组赋予一个二进制码元“0”和“1”。 (3)将每一大组的信源符号再分为两组，使划分后的两个组的概率之和近似相同，并对各组赋予一个二进制符号“0”和“1”。
成绩： 2016-2017学年第1学期 《信息论》课程设计 学院名称： 班级学号： 学生姓名： 教师姓名： 2016年12月 一、判定唯一可译码 1. 任务说明
输入：任意的一个码(即已知码字个数及每个具体的码字) 输出：判决结果（是/不是） 输入文件:in1.txt ，含至少2组码，每组的结尾为”$”符 输出文件:out1.txt ，对每组码的判断结果 说明：为了简化设计，可以假定码字为0，1串 2. 实现原理 判断方法：将码C 中所有码字可能的尾随后缀组成一个集合F ，当且仅当集合F 中没有 包含任一码字，则可判断此码C 为唯一可译变长码。 构成集合F ：首先观察码C 中最短的码字是否是其他码字的前缀。若是，将其所有可能 的尾随后缀排列出。就是将其他码字序列中截去与其最短码字相同的前缀 部分，将余下的序列为尾随后缀。而这些尾随后缀又可能是某些码字的前 缀，或者最短码字又仍是这些尾随后缀的前缀，再将由这些尾随后缀产生 的新的尾随后缀列出。然后再观察这些新的尾随后缀是否是某些码字的前 缀，或观察有否其他码字是这些新的尾随后缀的前缀，再将产生的尾随后 缀列出，依次下去，直至没有一个尾随后缀是码字的前缀或没有新的尾随 后缀产生为止。这样，首先获得的是由最短码字能引起的所有尾随后缀。 接着，按照上述步骤将次短的码字、......所有码字可能产生的尾随后缀前部 列出。由此得到由码C 的所有可能的尾随后缀组成的集合F 。 参考算法伪代码： For all ,i j W W C ∈ do if i W 是j W 的前缀 then 将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合0F 中 End if End for Loop For all i W C ∈ do For all j n W F ∈ do if i W 是j W 的前缀 then 将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合1n F +中 Else if j W 是i W 的前缀 then 将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合1n F +中 End if End for End for i i F F ← If ,i i W F W C ?∈∈ then Return false Else if F 中未出现新的元素 then Return true End if //能走到这里，说明F 中有新的元素出现，需继续 End loop
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2012年春季学期 计算机通信与网络课程设计 题目：差错控制编码的编译码设计与仿真 专业班级：09级通信一班 姓名：李杰 学号：09250106 指导教师：彭铎 成绩：
摘要 通信系统必须具备发现及检测差错的能力，并采取措施纠正，使差错控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控制过程，也是数据链路层的主要功能之一。 本课程设计编辑了巴克码的编码和译码的程序，并实现了它的编译码过程；该程序可以对输入的5位的信息码进行巴克码编码，对于接收到的5位码字可以进行译码，从而判定是否是巴克码,整个过程是用MATLAB语言实现的。 关键词：编码；译码；MATLAB；巴克码
目录 前言 (1) 第1章基本原理 (2) 1.1 设计目的及意义 (2) 1.2 巴克码与帧同步 (2) 1.3 巴克码的产生和识别 (5) 第2章 MATLAB软件与介绍 (8) 2.1 MATLAB软件的特点 (8) 2.2 现有工业控制系统 (10) 2.3 MATLAB应用的工业控制系统中去的应用前景 (10) 第3章仿真过程及结果分析 (11) 3.1 程序流程图 (11) 3.2 仿真程序 (13) 3.3 程序仿真图 (15) 参考文献 (20) 总结 (21) 致谢.................................................................................................................... 错误！未定义书签。
信息论与编码课程设计报告设计题目：判断唯一可译码、香农编码 专业班级电信12-03 学号7 学生琳 指导教师成凌飞 教师评分 2015年3月21日
目录 一、设计任务与要求 (2) 二、设计思路 (2) 三、设计流程图 (3) 四、程序运行及结果 (4) 五、心得体会 (6) 参考文献 (7) 附录：源程序 (8)
一、设计任务与要求 通过本次课程设计的练习，使学生进一步巩固信源熵、信源编码的基本原理，掌握具体的编码方法，熟悉编程软件的使用，培养学生自主设计、编程调试的开发能力，同时提高学生的实践创新能力。 1、判断唯一可译码 利用尾随后缀法判断任意输入的码是否为唯一可译码，即设计一个程序实现判断输入码组是否为唯一可译码这一功能。 2、香农编码 熟悉运用香农编码,并能通过C语言进行编程,对任意输入消息概率，利用香农编码方法进行编码，并计算信源熵和编码效率。 二、设计思路 1、判断唯一可译码 在我们学习使用了克劳夫特不等式之后，知道唯一可译码必须满足克劳夫特不等式。但是克劳夫特不等式仅仅是存在性的判定定理，即该定理不能作为判断一种码是否为唯一可译码的依据。也就是说当码字长度和码符号数满足克劳夫特不等式时，则必可以构造出唯一可译码，否则不能构造出唯一可译码。因此我们必须找到一种能够判断一种码是否为唯一可译码的方法，尾随后缀法。 尾随后缀法算法描述： 设C为码字集合，按以下步骤构造此码的尾随后缀集合F： (1) 考查C中所有的码字，若Wi是Wj的前缀，则将相应的后缀作为一个尾随后缀放入集合F0中； (2) 考查C和Fi两个集合，若Wj∈C是Wi∈Fi的前缀或Wi∈Fi 是Wj
第一类：基本数字逻辑 本组内题目用基本门电路和中规模集成芯片实现 1. 彩灯控制器 设计一个彩灯控制电路，要求红、黄、绿三种颜色的灯在时钟信号作用下，按下表规定的顺序转换状态。表中1表示亮、0表示灭。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 2. 投币式自动售饮料机 设计一个自动售饮料机电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元硬币后，再给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 3. 医护人员传呼系统 用9个开关模拟1~9号病房的呼叫输入信号，9号优先级最高；9~1优先级依次降低；用一个数码管显示呼叫信号的病房号码，没有呼叫时显示0，有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫（其他呼叫号用指示灯显示）；同时用蜂鸣器提醒医护人员注意，蜂鸣器在医护人员按下应答按钮后停止。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 4. 巴克码信号发生器 巴克码信号是二相编码信号的一种，在多普勒雷达中得到了广泛应用。设计一个7位的巴克码（1110010）产生电路，用一个开关来控制信号发生器的启停。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。 5. 亲子鉴定器 父母血型与子女血型的遗传规律如下表所示，要求设计一电路，输入父母血型，子女可能出现血型的对应指示灯亮。写出具体的分析思路和方案、利用Multisim设计的具体过程，绘制电路原理图，利用Mulitisim仿真、验证电路功能。
EDA实验报告
实验14选1数据选择器的设计 一、实验目的 1．学习EDA软件的基本操作。 2．学习使用原理图进行设计输入。 3．初步掌握器件设计输入、编译、仿真和编程的过程。 4．学习实验开发系统的使用方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA开发软件一套 2．微机一台 3．实验开发系统一台 4．打印机一台 三、实验说明 本实验通过使用基本门电路完成4选1数据选择器的设计，初步掌握EDA设计方法中的设计输入、编译、综合、仿真和编程的过程。实验结果可通过实验开发系统验证，在实验开发系统上选择高、低电平开关作为输入，选择发光二极管显示输出电平值。 本实验使用Quartus II 软件作为设计工具，要求熟悉Quartus II 软件的使用环境和基本操作，如设计输入、编译和适配的过程等。 实验中的设计文件要求用原理图方法输入，实验时，注意原理图编辑器的使用方法。例如，元件、连线、网络名的放置方法和放大、缩小、存盘、退出等命令的使用。学会管脚锁定以及编程下载的方法等。 四、实验要求 1．完成4选1数据选择器的原理图输入并进行编译； 2．对设计的电路进行仿真验证； 3．编程下载并在实验开发系统上验证设计结果。 五、实验结果 4选1数据选择器的原理图： 仿真波形图：
管脚分配：
实验2 四位比较器 一、实验目的 1．设计四位二进制码比较器，并在实验开发系统上验证。 2．学习层次化设计方法。 二、实验仪器与器材 1．EDA 开发软件 一套 2．微机 一台 3．实验开发系统 一台 4．打印机 一台 5．其它器件与材料 若干 三、实验说明 本实验实现两个4位二进制码的比较器，输入为两个4位二进制码0123A A A A 和 0123B B B B ，输出为M （A=B ），G （A>B ）和L （A信息论课程设计
电子科技大学电子工程学院信息论课程设计报告课程名称：信息编码与加密
课程设计报告 学生姓名：农瀚学号：2014020908021 指导教师：李万春 一、课程设计名称：编程实现霍夫曼、费诺、香农编码 二、课设原理： 1）霍夫曼编码：霍夫曼编码的平均码长最短，是最佳编码。编码步骤如下： （1）将信源符号按概率大小排序； （2）对概率最小的两个符号求其概率之和，同时给两幅 号分别赋予码元0和1； （3）将概率之和当做一个新符号的概率。与剩下的概率一起，形成一个缩减信源，再重复上述步骤，直到概率和为1为止；（4）按上述步骤实际上构成了一个码树，从根到端点经过的树枝即为码字。 2）费诺编码： 编码步骤如下： （1）将信源概率从大到小排序； （2）将信源符号分成两组，使两组信源符号的概率之和近似相等，并给两组信源符号分别赋0和1； （3）再把各个小组的信源符号细分为两组并赋码元，方法与第一次分组相同； （4）如此一直下去，直到每一个小组只含一个信源符号为止；（5）由此可构造成一个码树，所有终端节点上的码字组成费诺码。
3）香农编码： 编码方法如下： ⑴将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列 p(u1)≥p(u2)≥…≥p(un) ⑵确定码长Ki (整数) ： Ki= []——取整 ⑶为了编成唯一可译码，计算第i个消息的累加概率 ⑷将累加概率Pi变换成二进制数。 ⑸取pi二进制数的小数点后Ki位即为该消息符号的二进制数。 三、课设目的：通过编程实现三种方式的编码，掌握三种编 码方式的步骤。 四、课设内容： 三种编码方式的编程思路： 1、霍夫曼编码：（1）对给定的n个权值{W1,W2,W3,...,Wi,...,Wn}构成n棵二叉树的初始集合F= {T1,T2,T3,...,Ti,...,Tn}，其中每棵二叉树Ti中只有一个权值为Wi的根结点，它的左右子树均为空。（为方便在计算机上实现算法，一般还要求以Ti的权值Wi的升序排列。）（2）在F中选取两棵根结点权值最小的树作为新构造的二叉树的左右子树，新二叉树的根结点的权值为其左右子树的根结点的权值之
目录 第一章摘要 (1) 第二章总体设计原理 (2) 2.1 PCM编码原理 (2) 2.2 PCM原理框图 (3) 2.3 时分复用原理 (4) 第三章单元电路的设计 (6) 3.1信号源系统模块 (6) 3.2 PCM编码器模块 (7) 3.3帧同步模块 (9) 3.4位同步模块 (10) 3.5 PCM分接译码模块 (12) 3.6系统仿真模型 (14) 第四章总结与体会 (15)
第一章摘要 SystemView是具有强大功能基于信号的用于通信系统的动态仿真软件，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用。SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。 时分复用（TDM：Time Division Multiplexing）的特点是，对任意特定的通话呼叫，为其分配一个固定速率的信道资源，且在整个通话区间专用。TDM把若干个不同通道（channel）的数据按照固定位置分配时隙（TimeSlot：8Bit数据）合在一定速率的通路上，这个通路称为一个基群。时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续（模拟）的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。这样，当抽样脉冲占据短时间时，在抽样脉冲之间就留有时间空隙，利用这个时间空隙便可以传输其他信号的抽样值。因此，这就有可能沿一条信道同时传送若干个基带信号。 当采用单片集成PCM 编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。PCM的32路标准的意思是整个系统共分为32个路时隙，其中30 个路时隙分别用来传送30 路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码，即一个PCM30/32 系统。
课程设计报告 课程名称信息编码 课题名称 专业班级信息与计算科学班 学号 姓名 指导教师李安平李荣军 2016年7月8日
湖南工程学院课程设计任务书 课程名称信息编码 课题 专业班级信息与计算科学 学生姓名 学号 指导老师李安平李荣军 审批 任务书下达日期2016 年7月3日 任务完成日期2016 年7月8日
《信息论与编码》课程设计 一、设计目的 通过课程设计使学生更进一步掌握信息论与编码课程的有关知识，提高编程的能力，并将所学的内容加以综合。通过查阅资料，了解所学知识的应用情况。 同时也使学生通过动手进行程序设计从而提高解决实际问题的能力。 二、课程设计要求 1、认真查阅资料 ２、遵守课程设计时间安排 ３、按时上机，认真调试程序 ４、认真书写报告 三、报告书写格式 1、课程设计封面 ２、课程设计任务书 ３、正文 ４、参考文献 ５、课程设计成绩报告单 四、设计题目 １、熵的计算。符号信源熵的求解给定信源各个符号发生概率，条件概率，编程求解各个符号的自信息量和信源的熵,条件熵，联合熵，互信息、平均互信息。 ２、图像信源熵。读入一幅图像，编程实现求解图像信源的熵。 3、香农编码的分析与实现。给定信源各个符号及其发生概率，编程求解其香 农编码的码字，平均码长，及编码效率。 4、费诺编码的分析与实现。给定信源各个符号及其发生概率，编程求解其费 诺编码的码字，平均码长，及编码效率。 5、用香农-费诺-埃利斯编码的分析与实现。给定信源各个符号及其发生概率， 编程求解其香农-费诺-埃利斯编码码字，平均码长，及编码效率。 6、哈夫曼编码的分析与实现。给定信源各个符号及其发生概率，编程求解其 哈夫曼编码码字，平均码长，及编码效率。
信息论与编码课程设计报告设计题目：统计信源熵与香农编码 专业班级电信 12-06 学号 学生姓名 指导教师 教师评分 2015年 3 月 30日
目录 一、设计任务与要求 (2) 二、设计思路 (2) 三、设计流程图 (3) 四、程序运行及结果 (4) 五、心得体会 (6) 参考文献 (7) 附录：源程序 (8)
一、设计任务与要求 1.统计信源熵 要求：统计任意文本文件中各字符（不区分大小写）数量，计算字符概率，并计算信源熵。 2.香农编码 要求：任意输入消息概率，利用香农编码方法进行编码，并计算信源熵和编码效率。 二、设计思路 本次课程设计中主要运用C 语言编程以实现任务要求，分析所需要的统计量以及相关变量，依据具体公式和计算步骤编写语句，组成完整C 程序。 1、信源熵 定义：信源各个离散消息的自信息量的数学期望为信源的平均信息量，一般称为信源的信息熵，也叫信源熵或香农熵，有时称为无条件熵或熵函数，简称熵，记为H （）。 计算公式： ) (log )(-)x (i i i x p x p H ∑= 2、香农编码过程： （1）将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列为 n p p ≥???≥≥21p （2）确定满足下列不等式的整数码长i K 为 1)()(+-<≤-i i i p lb K p lb （3）为了编成唯一可译码，计算第i 个消息的累加概率 ∑-==11) (i k k i a p P （4）将累计概率 i P 变换成二进制数。 （5）取i P 二进制数的小数点后i K 位即为该消息符号的二进制码字。
三、设计流程图 1、统计信源熵 开始 读取给定文件 判断文件是否打开否 并且不为空 是 统计文本字符，直关闭文件 至文本字符读完。 统计同一字符(不分 大小写)出现的次数 计算字符概率 计算信源熵 输出 结束