海明码的通信校软件设计.docVIP

海明码的通信校验软件设计 通信班、、；指导老师：王国才 设计题目 题目：海明码的通信校验软件设计 设计要求：环境为Windows2000/XP/7；编程语言为C；信息交换内容为文本文件；通信传输方式通过共享文件实现。 功能要求：能在两台计算机机上运行程序，一台产生海明码，另一台校验纠错。（信息位4位，冗余位3位，文件中字符采用8位） 相关工作 海明码 当计算机存储或移动数据时，可能会产生数据位错误，这时可以利用海明码来检测并纠错，简单的说，海明码是一个错误校验码码集，由Bell实验室的R.W.Hamming发明，因此定名为海明码它是在k位的信息位中，增加r位冗余位，构成一个n=k+r位的码字。校验位有r位，那么r个校验位有个状态，其中一个状态指出“没有发生错误”，其余的个状态指出有错误时错误发生在哪一位（包括k个信息位和r个冗余位），。即：或 2. 海明码的原理 在数据中间加入几个校验码，码距均匀拉大，将数据的每个二进制位分配在几个奇偶校验组里，当某一位出错，会引起几个校验位的值发生变化。 进行奇偶校验的方法是先计算数据中1的个数，通过增加一个0或1(称为校验位)，使1的个数变为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。例如，数据101总共是4个比特位，包括个1，1的数目是，因此，如果是偶校验，那么增加的校验位就是一个，反之，增加一个作为校验位。通过异或运算来实现偶校验，同或运算来实现奇校验。单个比特位的错误可以通过计算1的数目是否正确来检测出来，如果1的数目错误，说明有一个比特位出错，这表示数据在传输过程中受到噪音影响而出错。利用更多的校验位，汉明码可以检测两位码错，每一位的检错都通过数据中不同的位组合来计算出来。 　　海明码的编码规则： 校验位被分配在的位置上所校验的是从第个位置开始，校验i位，然后跳位不校验； 海明码中的每一位都被多个校验位所校验，被校验的位置是所有校验这位的校验位位置序号之和。 3. 例题分析 下面结合本文所设计的题目，以例题来讲解汉明码是怎么编码的。 假设信息位为1101，共4位，分别对应为d0，d1，d2，d3，因为，所以，4位信息位只需要3位校验位就够了。 假设校验位为r0，r1，r2。 信息位和校验位在码字中对应的位置如表1所示： 表1 码字 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 信息位 d0 d1 d2 d3 校验位 r0 r1 r2 校验位数值的确定（假设进行奇校验）： ； ； 。 所以进行编码之后的码字为1010101。 如果要验证所接收的码字是否出错，则验证： ； ； 。 如果P1，P2和P4都为0，则没有出错，否则，就说明码字在传输过程当中出现了错误。错误的位置为不为0的所有校验位之和。 假设所接收的码字为1010111，计算P1=0，P2=1，P4=1，因为P1，P2和P4不全为0，所以接收出现错误。错误的位置为第（2+4=6）位，即第6位。纠错之后的码字为1010101，与原来编码之后的码字相同。 题目分析及其设计的详细方案 设计题目乍一看很简单，就是设计一个汉明码的校验软件，能在两台计算机机上运行程序，一台产生海明码，另一台校验纠错。信息位4位，冗余位3位，文件中字符采用8位 设计的整体框架 图1：整体框架图 设计过程以及结果 初步设计 所实现的功能是对4位二进制信息进行汉明码编码、译码、纠错。 输入4位二进制数值，对其进行汉明码编码之后输出对应的汉明码。如输入1101，则输出1010101。调试结果如图2所示。 图2：对4位二进制信息进行汉明码编码 手动输入汉明码代替文件传输，然后对其进行校验和纠错，最后还原出原来的信息。如输入1010101，则表示没有出错，原来的信息位1101，如图3所示；如输入1010111，则第6位出现错误，纠正之后还原的信息为1101如图4所示。 图3：正确接收并译码 图4：纠错并译码 最终设计 实现了最终功能。在两台计算机机上运行程序，一台产生海明码，另一台校验纠错。信息位4位，冗余位3位，文件中字符采用8位 图5：欢迎界面 创建message文件，输入任意字符，字数在50个字符以内，以“#”号键结束。输入的字符将写入命名为message的文本当中。如图6所示。 图6：创建message文本文件 然后将message中的内容转化为二进制，如“a”，在ASC中的编号为97，转化为二进制如图7所示。 图7：将字符转化为二进制 分别对前4位和后4位数据位进行汉明码编码。前4位为0110，根据汉明码的编码规则，编码后并将其编码后的代码写入文本文件hanmingma1中；后4位为0001，根据汉明码的编码规则，编码后并将其编码后的代码写入文