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汉明码系统

一、 实验原理和电路说明

差错控制编码的基本作法是：在发送端被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多余的码元与信息之间以某种确定的规则建立校验关系。接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元之间的校验关系将受到破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误。

通信原理综合实验系统中的纠错码系统采用汉明码（7，4）。所谓汉明码是能纠正单个错误的线性分组码。它有以下特点：

码长 n=2m-1 最小码距d=3

信息码位监督码位

k=2m-m-1r=n-k

纠错能力t=1

这里m位≥2的正整数，给定m后，既可构造出具体的汉明码（n，k）。

汉明码的监督矩阵有n列m行，它的n列分别由除了全0之外的m位码组构成，每个码组只在某列中出现一次。系统中的监督矩阵如下图所示：

1110

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

其相应的生成矩阵为：

G=

汉明译码的方法，可以采用计算校正子，然后确定错误图样并加以纠正的方法。图4.4.1和图4.42给出汉明编码器和译码器电原理图。

●●●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

6 6

a a

5 5

a a

4 4

a a

3 3

a

2

a

1

a

0

图

图4.4.1汉明编码器电原理图

a

6

●

a

6

a

5

a

4

a

3

a

3

●

●

●

a

5

a

4

a

3

a

3

a

3

●

●

●

错码指示

图

图4.4.2汉明译码器电原理图

●7 6 5 4 3 2 1校正子生成3-8译码器表4.4.1

●

7 6 5 4 3 2 1

校正子生成

3-8译码器

4

4位信息位

3位监督码元

4位信息位

3位监督码元

a,a,a,a

6 5 4 3

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

a,a,a

2 1 0

000

011

110

101

111

100

001

010

a,a,a,a

6 5 4 3

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

a,a,a

2 1 0

101

110

011

000

010

001

100

111

表4.4.1为（7，4）汉明编码输入数据与监督码元生成表。编码输出数据最先输出是a6bit，其次是a5、a4??，最后输出a0位。

汉明编译码模块实验电路功能组成框图见图4.4.4和图3.3.5所示。汉明编码模块实验电路工作原理描述如下：

1、输入数据：汉明编码输入数据可以来自ADPCM1模块的ADPCM码字，或来自同

步数据端口数据、异步端口数据、CVSD编码数据、m序列。选择ADPCM码字由工作方式选择开关SWC01中的ADPCM状态决定，当处于ADPCM状态时（插入跳线器），汉明编码器对ADPCM信号编码；否则处于非ADPCM状态时（拔除跳线器），输入编码数据来自开关KC01所设置的位置，分别为同步数据端口数据、异步端口数据、CVSD编码数据、m序列。

2、m序列发生器：m序列用于测试汉明编码规则，输出信号与开关KWC01位置表4.4.2

所示：

表4.4.2 跳线器KWC01与产生输出数据信号

选项

选项

M_SEL2M_SEL1

m序列

KWC01设置状态

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□ □

□ □

0/1码

00/11码

1110100

15位码长

3、编码使能开关：此开关应与接收端汉明译码器使能开关同步使用，该开关处于使能状态（H_EN短路器插入），汉明码编码器工作；否则汉明码编码器不工作。需注意：汉明码编码器不工作时，ADPCM和CVSD话音数据无法通话，这是因为编码速率与信道速率不匹配。

4、错码产生：错码产生专门设计用于测量汉明译码器的纠错和检错性能。输出错码与开关KWC01位置参见表4.4.3所示：

表4.4.3 跳线器KWC01与插入错码信号

选项

选项

E_MOD0E_MOD1

错码序列

KWC01设置状态

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□ □

□ □

无错码

错1位

错2位

错更多

错码可以用示波器从错码指示端口TPC03监测。汉明编码模块各测试点定义：

1、TPC01：输入数据

2、TPC02：输入时钟

3、TPC03：错码指示（无加错时，该点为低电平。）

4、TPC04：编