实验二、线性分组码的编译码报告

实践教学大学计算机与通信学院2014年秋季学期计算机通信课稈设计题目：线性分组码（9 , 4）码的编译码仿真设计专业班级：_______________________________姓名：_________________________________________学号：_______________________________________指导教师：______________________________________成绩：______________________________________________摘要该系统是（9, 4）线性分组码的编码和译码的实现，它可以对输入的四位的信息码进行线性分组码编码，对于接收到的九位码字可以进行译码，从而译出四位信息码。

当接收到的九位码字中有一位发生错误时，可以纠正这一位错码；当接收到的码字有两位发生错误时，只能纠正一位错误，但同时能检测出另一位错误不能纠正。

只有特定位有两位错误时，才能纠正两位错误。

这样就译出正确的信息码组，整个过程是用MATLAB语言实现的。

关键词：编码；译码;纠错摘要 目录1. 信道编码概述2.•…1.1信道模型 ............................................................... 2•…1.2抗干扰信道编码定理及逆定理 ............................................ 3…1.3检错与纠错的基本原理 .................................................. 4•…1.4限失真编码定理 ........................................................ 5•…2. 线性分组码的编码 ........................................................... 6 _2.1生成矩阵 ............................................................... 6•…2.2校验矩阵 ............................................................... 9•…2.3伴随式与译码 ......................................................... 1.0....3. 线性分组码编码的 Matlab 仿真 ............................................... 1.2..3.1程序流程图 ............................................................ 1.2....3.2程序执行结果 ......................................................... 12....3.2线性分组码译码的 Matlab 仿真 .......................................... 1.3.3.3结果分析 .............................................................. 1.5.... 参考文献 .................................................................... .1.6..... 总结 ......................................................................... 1.7.... 致谢 ......................................................................... 1.8.... 附录目录19刖言由于计算机、卫星通信及高速数据网的飞速发展，数据的交换、处理和存储技术得到了广泛的应用，数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象，人们对数据传输和存储系统的可靠性提出来了越来越高的要求，经过长时间的努力，通过编译码来控制差错、提高可靠性的方式在信道传输中得到了大量的使用和发展，并形成了一门新的技术叫做纠错编码技术，纠错编码按其码字结构形式和对信息序列处理方式的不同分为两大类：分组码和卷积码。

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： 线性分组码编码的分析与实现 专业班级： 电子信息工程 学生姓名： 学 号：指导教师：设计时间： 2014.11.24－2014.12.51.1教师评语：成绩 评阅教师 日期第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 设计任务及要求设计一个（6, 3）线性分组码的编译码程序：完成对任意序列的编码，根据生成矩阵形成监督矩阵，得到伴随式，并根据其进行译码，同时验证工作的正确性。

1．理解信道编码的理论基础，掌握信道编码的基本方法；2．掌握生成矩阵和一致校验矩阵的作用和求解方法；3．针对线性分组码分析其纠错能力，并能够对线性分组码进行译码；4．能够使用MATLAB 或其他语言进行编程，实现编码及纠错，编写的函数要有通用性。

1.3设计内容已知一个（6,3）线性分组码的Q 矩阵：设码字为(c 5, c 4, c 3, c 2, c 1, c 0)011101110Q ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦求出标准生成矩阵和标准校验矩阵，完成对任意信息序列（23个许用码字）的编码。

当接收码字R 分别为(000000), (000001), (000010), (000100), (001000), (010000), (100000), (100100)时，写出其伴随式S ，以表格形式写出伴随式与错误图样E 的对应关系。

一、实验目的1、通过实验掌握线性分组码的编码原理2、通过实验掌握线性分组码的译码3、了解编码与检错能力之间的关系二、实验内容1、自行设置线性分组码或汉明码的参数，计算所设计出的线性分组码或汉明码的所有码字集合；2、利用库函数译码或利用通信工具箱设计译码模块译码；3、整理好所有的程序清单或设计模块，并作注释。

三、实验结果1、写出产生（3，1）汉明码的生成矩阵，给出生成码的源程序，并给出运行结果。

(1)、源程序function f=hanmingencod(a) %对信息元a进行编码G=[1 1 1]; %（3,1）的生成矩阵t=input('输入0或1:'); %t=0时产生（3,1），汉明编码所有码字t=1时对输入序列进行编码if t==1;a=input('输入信息元序列:'); %当t=0时，则用户手动输入信息元序列c=mod(a*G,2); %对应码字disp('编码后序列为:');disp(c); %显示编码后的结果elsedisp('（3,1）汉明系统为:');%当t=0时，对for循环得到的信息元序列进行编码for i=0:1%进行for循环，得到信息元序列a=dec2bin(i,1); %生成信息源序列c=mod(a*G,2); %对信息元a进行编码disp(a); %显示信息元disp('对应码字为:');disp(c); %显示编码结果endend（2）运行结果:输入0或者1:0（3，1）汉明系统码为:对应码字为:0 0 01对应码字为: 1 1 1输入0或者1:1输入信息元序列:0编码后序列为: 0 0 0输入0或者1:1输入信息元序列:1编码后序列为: 1 1 1（3）、计算生成矩阵：由（3,1）汉明码可知：n=3,k=1;即信源符号1位一组：{}(),0,1,0,1,2,3;i i u u u i =∈=码符号3位一组：{}210(,,),0,1,0,1,2,3,4,5,6;j c c c c c j =∈=则可得其生成矩阵：[]1,1,1G = 或者校验矩阵H=⎥⎦⎤⎢⎣⎡110110=⎥⎦⎤⎢⎣⎡100111 所以生成矩阵[]1,1,1G =2、用encode函数对随机产生的序列进行汉明编码，给出编码结果。

线性分组码实验报告《线性分组码实验报告》摘要：本实验旨在研究线性分组码在通信系统中的应用。

通过对线性分组码的理论知识进行学习和探讨，结合实际通信系统的应用场景，设计了一系列实验方案，并进行了实验验证。

实验结果表明，线性分组码在通信系统中具有较高的纠错能力和可靠性，能够有效提高数据传输的质量和稳定性。

引言：线性分组码是一种常用的纠错编码技术，广泛应用于通信系统中。

它通过在数据传输过程中添加冗余信息，以实现对传输数据的纠错和恢复。

在实际通信系统中，线性分组码可以有效提高数据传输的可靠性和稳定性，对于提高通信系统的性能具有重要意义。

因此，对线性分组码的研究和应用具有重要的理论和实际意义。

实验目的：1. 了解线性分组码的基本原理和编码、解码过程；2. 掌握线性分组码在通信系统中的应用方法；3. 验证线性分组码在通信系统中的纠错能力和可靠性。

实验方法：1. 学习线性分组码的基本原理和编码、解码过程；2. 设计实验方案，包括构建通信系统模型、选择适当的编码方式和参数等；3. 进行实验验证，对比不同编码方式和参数下的通信系统性能。

实验结果和分析：通过实验验证，我们发现线性分组码在通信系统中具有较高的纠错能力和可靠性。

在不同的编码方式和参数下，线性分组码都能有效提高通信系统的数据传输质量和稳定性。

这表明线性分组码在通信系统中具有重要的应用价值，能够有效提高通信系统的性能。

结论：线性分组码是一种有效的纠错编码技术，在通信系统中具有重要的应用价值。

通过本实验的研究和验证，我们对线性分组码的原理和应用有了更深入的理解，为通信系统的性能优化提供了重要的参考和支持。

希望本实验结果能够对相关领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。

自主设计实验二.汉明码编译码121180165赵博睿一．实验原理汉明码是差错控制编码的一种，是一种线性分组码，可以纠一位错，利用监督位和信息位的线性方程关系实现监督。

满足n=k+r，n=2^r-1的关系，本次实验采用的是（7,4）汉明码。

二．设计思路本次实验可以分为6个模块：m序列产生模块、汉明编码模块、编码输出模块、信道加错模块、接收译码模块、译码输出模块。

1.m序列产生模块：上次实验做过，因此不赘述设计思路；2.汉明码编码模块：需要将m序列缓冲到一个寄存器中进行汉明编码，编码方法由生成矩阵G决定，需要将编码数据放入到另一个寄存器中。

3.编码输出模块：将寄存器中编好的数据输出，需要另一个寄存器进行并行存储到串行输出的转换，并且需要一个同步计数器跟踪串行输出的首位。

4.信道加错模块：需要一个计数器来进行固定频率的加错，需要一个寄存器进行汉明码串行输出到并行存储的转换。

5.译码输出模块：将加错后的汉明码进行纠错译码并且输出，需要一个同步信号查找首位，需要一个寄存器进行译码，需要一个寄存器进行译码后数据并行存储到串行输出的转换。

从技术层面来讲，需要三种技术：同步技术、串/并行转换技术、编译码技术。

三．Verilog代码module hanmingma(clk,mout,hout,tout);input clk;//晶振clk信号//output reg mout;//m序列输出//output reg hout;//汉明码输出//reg mclk;//m序列clk//reg hclk;//汉明码clk//reg [3:0] mreg;//m序列寄存器//reg [6:0] hreg;//用来汉明码编码的汉明码寄存器//reg [6:0] hreg2;//用来输出的汉明码寄存器//reg [6:0] rereg;//接收端汉明码寄存器//reg [3:0] m;//m序列产生寄存器//reg [7:0] count1;//mclk计数器//reg [7:0] count2;//hclk计数器//reg [1:0] mcount;//m序列同步计数器//reg [2:0] hcount;//汉明码同步计数器//reg [6:0] ecount;//加错计数器//reg [3:0] rem;//用来译码的译码m序列寄存器//output reg tout;//译码输出//reg [3:0 ]rem2;//用来输出的译码m序列寄存器//reg[2:0] tcount;//译码输出同步计数器//reg [2:0] a1;//接收端同步寄存器1//reg[2:0] a2;//接收端同步寄存器2//reg [3:0] acount;//接收端同步计数器//always @(posedge clk)beginif(count1==223)//分频产生32khz时钟信号mclk// beginmclk<=~mclk;count1<=0;endelsecount1<=count1+1;if(count2==127)//分频产生56khz的时钟信号hclk// beginhclk<=~hclk;count2<=0;endelsecount2<=count2+1;endalways @(posedge mclk)//产生m序列并且输出到mout// beginif(m==0)m=1;elsebeginm[0]<=m[0]^m[3];m[1]<=m[0];m[2]<=m[1];m[3]<=m[2];mout<=m[3];endendalways @(posedge mclk)//将mout输入到mreg寄存器中并且计数，每当存入4个数据时进行汉明码编码并存储到hreg寄存器中，并且重新开始计数//beginmreg[3:1]<=mreg[2:0];mreg[0]<=mout;if(mcount==2)beginhreg[6:3]<=mreg[3:0];hreg[2]<=mreg[3]^mreg[2]^mreg[1];hreg[1]<=mreg[1]^mreg[2]^mreg[0];hreg[0]<=mreg[3]^mreg[0]^mreg[2];mcount<=mcount+1;endelsemcount<=mcount+1;endalways @(posedge hclk)//将hreg中的汉明码存入hreg2中用以输出，hreg2中的最高位输出到hout并且进行移位，同时进行计数，输出7个数据之后重新将hreg中的数据存入hreg2中并且重复上述输出过程//beginhout<=hreg2[6];hreg2[6:1]<=hreg2[5:0];if(hcount==6)beginhreg2<=hreg;hcount<=0;endelsehcount<=hcount+1;endalways @(posedge hclk)//模拟加错信道，将hout输入到接收端汉明码寄存器，并将接收端寄存器数据移位，同时进行错码周期计数，当传输18个数据时，将当前数据取反输入给接收端//beginrereg[6:1]<=rereg[5:0];if(ecount==17)beginrereg[0]<=~hout;ecount<=0;endelsebeginrereg[0]<=hout;ecount<=ecount+1;endendalways @(posedge hclk)//进行接收端汉明码首位寻址，若两个同步监督寄存器中有一个为0，即连续两个7位序列中有一个无错误，视为同步成功，将同步计数器归0，否则同步计数器数值不变，继续寻找满足条件的首位//beginif(acount==6)beginif(a2==0||a1==0)acount<=0;elseacount<=6;endelseacount<=acount+1;endalways @(posedge hclk)//接收端纠错译码和监督，寻找首位时进行同步监督，并将同步监督寄存器1值赋给同步监督寄存器2，以实现监督连续两组汉明码的目的，与上一个模块共同作用保证同步，并同时进行纠错译码，将译码后的结果放到译码m序列寄存器中// beginif(acount==6)begina1[2]<=rereg[6]^rereg[5]^rereg[4]^rereg[2];a1[1]<=rereg[5]^rereg[4]^rereg[3]^rereg[1];a1[0]<=rereg[6]^rereg[5]^rereg[3]^rereg[0];a2<=a1;rem[3]<=((~(rereg[5]^rereg[3]^rereg[4]^rereg[1]))&(rereg[6] ^rereg[5]^rereg[3]^rereg[0])&(rereg[6]^rereg[5]^rereg[4]^re reg[2]))^rereg[6];rem[2]<=((rereg[5]^rereg[3]^rereg[4]^rereg[1])&(rereg[6]^re reg[5]^rereg[3]^rereg[0])&(rereg[6]^rereg[5]^rereg[4]^rereg [2]))^rereg[5];rem[1]<=((rereg[5]^rereg[3]^rereg[4]^rereg[1])&(~(rereg[6] ^rereg[5]^rereg[3]^rereg[0]))&(rereg[6]^rereg[5]^rereg[4]^r ereg[2]))^rereg[4];rem[0]<=((rereg[5]^rereg[3]^rereg[4]^rereg[1])&(rereg[6]^re reg[5]^rereg[3]^rereg[0])&(~(rereg[6]^rereg[5]^rereg[4]^rer eg[2])))^rereg[3];endendalways @(posedge mclk)//译码后的m序列输出，将译码m序列寄存器中的数据存入rem2中，rem2中最高位输出到tout并进行移位，并同时进行计数，输出4个数据后将m序列寄存器中的数据再次存入rem2中，重复上述输出过程//begintout<=rem2[3];rem2[3:1]<=rem2[2:0];if(tcount==3)beginrem2<=rem;tcount<=0;endelsetcount<=tcount+1;endendmodule四．实验结果分析1.程序仿真结果分析：图1.汉明码编码仿真分析：图中的hout为..1110100 1011000 0010110 0011101.., 经查表（此表格在报告最后附录给出）可知分为别1110,1011,0010,0011的汉明码编码，而1110-1011-0010-0011也符合mout的输出，所以这个仿真结果表明编码成功。

竭诚为您提供优质文档/双击可除74线形分组码实验报告篇一：线性分组码实验报告综合性设计性实验报告专业：学号：姓名：实验所属课程：实验室(中心)：信息技术软件实验室指导教师：2一、题目线性分组码编译码实验二、仿真要求1.分别用不同的生成矩阵进行（7,4）线性分组码的编码，经调制解调后译码，并比较两种线性分组码的纠错能力。

2.掌握线性分组码的编码原理、编码步骤和译码方法。

3.熟悉matlab软件的基本操作，学会用matlab软件进行线性分组码的编码和译码。

三、仿真方案详细设计编码：本实验采用的是（7，4）线性分组码，线性分组码的编码由监督矩阵和生成矩阵实现，监督矩阵h为（3×4）的矩阵，由监督方程和（4×4）的单位矩阵构成，生成矩阵g为（4×7）的矩阵，由（4×4）的单位矩阵和监督矩阵的转置矩阵构成。

实现过程为：1、将要编码的序列先整形，整为4列2、如果序列不能被4整除在后边补0使其能被4整除3、将整形后的序列与生成矩阵g相乘即得到编码后的码字在本实验中，分别生成两种生成矩阵，在产生了生成矩阵后根据输入的四位信息位和生成矩阵相乘即可得到编码矩阵。

译码：在译码过程中，我们利用错误图样和伴随式来进行纠错。

1、设一个接收码字矩阵为R，R*h=s（模2乘），则s为码字对应的伴随式矩阵如果s=0则说明接受码字无差错；2、如果s不为0，查看矩阵s中不为0的那行所在行数，该行即收码字错误所在行i；3、将s转置，将不为0的一列与h每一列进行比较，找到h中相同列，该列的列数即为错误所在列；4、由步骤2和3得到错误具体位置，模2加对应的错误图样就可得到正确码字。

bpsK调制:bpsK调制利用载波的相位变化来传递数字信息，振幅和频率保持不变。

双极性的全占空矩形脉冲序列与正弦载波相乘就得到调制信号。

因此进行调制时首先进行码形变换变为双极性的，再经乘法器与载波相乘得到调制信号。

其具体实现方法如下：1、将0、1序列变为-1、1序列；2、将序列与载波相乘，为‘1’时与载波相位相同，为‘-1’时与载波相位相反。

线性分组码编译码及检错效果仿真实验报告一、实验目的1、通过实验掌握线性分组码中的汉明码的编码原理2、通过实验掌握汉明码的译码3、了解编码与检错能力之间的关系二、实验内容1、随即生成50组4位信息序列作为输入；2、参照书上p223.4-65给定关系构建（7,4）汉明码，计算所设计出的汉明码的所有码字集合；3、发送端采用生成矩阵对信息码列进行编码得到编码码字，该编码序列在信道上传时被随机加入噪声，用校验矩阵对收到信息进行检错。

4，比较加入的误码数和检测出的误码数，检验检错效果。

三、实验步骤与结果1、输入（可由计算机随机产生）N（N>50）组4位随机信息，可循环输入；x=round(rand(1000,3));2、每个循环内，输入的4位信息与生成矩阵相乘，得到其编码码字；G=[1 0 0 1 1 1 0;0 1 0 0 1 1 1;0 0 1 1 1 0 1];H=[1 0 1 1 0 0 0;1 1 1 0 1 0 0;1 1 0 0 0 1 0;0 1 1 0 0 0 1];y=rem(x*G,2);3、用随机函数矩阵对编码码字添加信道噪声引起的误码（0误码为1，或1误码为0），得到接收端带噪声的码字，同时统计增加了误码的码字数A；Y=rem(y+(rand(1000,7)>0.98),2);jc=Y-y;A=0;for i=1:1000for j=1:7;if((jc(i,j))~=0)A=A+1;break;endendend4、对接收端带有噪声的所有编码码字进行汉明译码，统计检查出来的错误码字数B。

c=rem(Y*H',2);w=sum(c,2);B=0;for i=1:1000if(w(i)~=0)B=B+1;endend5、计算检错率B/A。

B/A=100%6、进行纠错并统计纠错后正确的个数l for m=1:1000for u=1:7if c(m,:)==H(:,u)'Y(m,u)=~Y(m,u);endendendYl=0;for o=1:1000if Y(o,:)==y(o,:)l=l+1endend五、实验遇到的问题及解决方法之前的代码均为仿制老师的代码而成，没遇到什么太大的难题，不过在运行结果上一开始并不尽如人意，之后改变了误码率，感觉检错与纠错的情况均有明显的变化。