(7,4)汉明码编译码系统设计.doc
汉明码编译码文档
第一章 绪论1.1差错控制编码差错控制编码 1.1 1.1 概述概述数字信号在传输过程中，数字信号在传输过程中，由于受到干扰的影响，由于受到干扰的影响，码元波形将变坏。
码元波形将变坏。
接收端收接收端收到后可能发生错误判决。
到后可能发生错误判决。
由于乘性干扰引起的码间串扰，由于乘性干扰引起的码间串扰，可以采用均衡的办法来可以采用均衡的办法来纠正。
纠正。
而加性干扰的影响则需要用其他办法解决。
而加性干扰的影响则需要用其他办法解决。
在设计数字通信系统时，在设计数字通信系统时，应该应该首先从合理选择调制制度，首先从合理选择调制制度，解调方法以及发送功率等方面考虑，解调方法以及发送功率等方面考虑，使加性干扰不足使加性干扰不足以影响到误码率要求。
在仍不能满足要求时，就要考虑采用差错控制措施了。
从差错控制角度看，按加性干扰引起的错码分布规律不同，信道可以分为3类，即随机信道，突发信道和混合信道。
在随机信道中，错码的出现是随机的，而且错码之间是统计独立的。
而且错码之间是统计独立的。
在突发信道中，在突发信道中，错码是成串集中出现的，错码是成串集中出现的，而且在短而且在短促的时间段之间存在较长的无错码区间。
把既存在随机错码又存在突发错码的的信道称为混合信道。
对于不同类型的信道，应该采用不同的差错控制技术。
1.2 1.2 纠错编码原理纠错编码原理我们把信息码分组，为每组信息码附加若干监督码的编码称为分组码为每组信息码附加若干监督码的编码称为分组码(block (block code).code).在分组码中，在分组码中，监督码元仅监督本码组中的信息码元。
分组码一般用符号（n ，k ）表示，其中n 是码组的总位数，又称为码组的长度（码长），k 是码组中信息码元的数目，码元的数目，n-k=r n-k=r 为码组中的监督码元的数目，或者称为监督位数目，分组码的结构如图2示，图中前k 位为信息位，后面附加r 个监督位。
其中a n-1到a r 为k 个信息位，个信息位，a a r-1到a 0为r 个监督位。
(7,4)汉明码编译码系统设计
南华大学电气工程学院《通信原理课程设计》任务书设计题目：(7, 4)汉明码编译码系统设计专业：通信工程学生姓名: 马勇学号:起迄日期:2013 年12月20日~2014年1月3日指导教师:宁志刚副教授系主任：王彦教授《通信原理课程设计》任务书3．主要参考文献：[1]樊昌信.通信原理（第6版）[M].北京：电子工业出版社,2012,12.[2]樊昌信,曹丽娜 .通信原理教程(第3版)[M].北京：国防工业出版社,2006,9.[3]刘学勇 .详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京：电子工业出版社,2011,11.[4]张水英 ,徐伟强 .通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京：人民邮电出版社,2012,9.[5]赵鸿图,茅艳 .通信原理MATLAB仿真教程[M].北京：人民邮电出版社,2010,11.[6]赵静 ,张瑾 .基于MATLAB的通信系统仿真[M].北京：北京航空航天大学出版社,2010,1.[7]赵谦 .通信系统中MATLAB基础与仿真应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2010,3.[8]徐明远 ,邵玉斌 . MATLAB仿真在现代通信中的应用[M].西安：西安电子科技大学出版社,2011,4.[9]邵玉斌 .Matlab/Simulink通信系统建模与仿真实例分析[M].北京：清华大学出版社,2008, 6.[10]邵佳 ,董辰辉 . MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真实例精讲[M].北京：电子工业出版社,2009, 6.[11]黄智伟 .基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析(修订版)[M].北京：电子工业出版社,2011, 6.[12]孙屹 ,戴妍峰 . SystemView通信仿真开发手册[M].北京：国防工业出版社,2004,11.[13]青松,程岱松,武建华 .数字通信系统的SystemView仿真与分析[M].北京：北京航空航天大学出版社,2001,6.4．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容2013.12.20～2013.12.24 系统方案设计12013.12.25～2013.12.28 利用Matlab/Systemview/Multisim等软件进行仿真设计22013.12.29～2013.12.31 通信系统的调试和测量，排除故障，分析实验结果32014.1.1 ～2014.1.3 整理设计报告4指导教师宁志刚日期：2013年12 月18日《通信原理课程设计》设计说明书格式一、纸张和页面要求A4纸打印；页边距要求如下：页边距上下各为2.5 厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。
二元(7,4)汉明码的编译码分析与实验研究
设计(论文)题目：二元（7,4）汉明码的编译码分析与实验研究摘要汉明码（Hamming Code）在电信领域内属于线性分组码，或者可以称为线性调试码。
它是以发明者理查德·卫斯里·汉明的名字命名的。
汉明码在传输信息序列时插入校验码，当计算机存储或传输数据时，或者在信道传输的过程中，可能会产生误码，即信息错位，以检测并纠正一个比特错误。
由于汉明编码简单，它们被广泛应用于实际传输中。
本文主要涉及二元（7,4）汉明码的编码、译码及实现，以及信息论与编码的相关知识。
对于二元（7,4）汉明码C，其校验矩阵为H，汉明距离d（C）=3的充要条件是校验矩阵H的任意2个列矢量线性无关，且任意3个列向量是线性相关。
监督矩阵H生成的码是（7,4,3）码。
所以接下来问题是构建监督矩阵H和生成矩阵G，找出编码器和译码器输入和输出对应的逻辑关系，画出汉明码的编码电路图和译码电路图，通过VHDL语言实现汉明码的编码过程和译码过程，观察仿真波形，来观察实验结果。
关键字：二元（7,4）汉明码；生成矩阵；监督矩阵；编码；译码；AbstractHamming code field belongs to the linear block codes in the telecommunications, or you could be called linear debugging code. It is the inventor, Richard Wesley Hamming named after. Hamming code inserted into the check code in information transmission sequence, when the computer refers for data storage,or in the process of channel transmission. it may produce error, namely the informational burst-error, and Hamming Code could detect and correct errors one bit. Due to its simple hamming coding, they are widely used in the actual transmission.This paper mainly relates to binary (7, 4) hamming code about coding, decoding and realization, as well as the related knowledge of Information Theory and Coding. For binary (7, 4) hamming code called C, its supervision matrix of the H, hamming distance d (C) = 3 of any two of the sufficient and necessary condition is checking matrix H column vector linearly independent, and arbitrary three column vector is linearly dependent. Supervision of matrix H generated code is (7, 3) code. So the next problem is to build the generator matrix G and supervision matrix H, generate the encoder and decoder ,inputs and outputs corresponding logical relationship, as well as,draw the circuit diagram of hamming code encoding and decoding circuit diagram, using VHDL language realization of hamming code encoding and decoding process, observing the simulation waveform and the result of the experiment.Keywords：binary (7, 4) hamming code ;generator matrix;supervision matrix;encoding ;decoding ;引言汉明码是最早提出来的用于纠错的编码，它是一类可以纠正一位错误的高效的线性分组码。
(7,4)汉明码编译码软件设计
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2012年秋季学期计算机通信课程设计题目：（7,4）汉明码编译码软件设计专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：摘要汉明码是一种能自动检错并纠正一位错码的线性纠错码，用于信道编码与译码中，高通信系统抗干扰的能力。
本次课设主要是（7,4）汉明码的编译码软件设计,该软件可以对输入的多个四位信息码进行编码,对于接收的多个七位信息码可以进行译码,从而译出四位信息位.当接收到的信息码有一位错误时,可以纠正这一位错码,进而译出正确的信息码组,整个程序使用C语言编写.关键词：汉明码、编码、译码、检错、纠错目录一、C语言简介 (1)1.1什么是C语言 (1)1.2 C语言的特点 (1)1.3 运行C程序的步骤与方法 (2)二、汉明码编码 (4)2.1汉明码编码原理 (4)2.2监督矩阵 (6)2.3生成矩阵 (7)三、汉明码纠错检错 (9)3.1 汉明距离 (9)3.2 汉明码纠错原理 (9)四、汉明码编译码的实现过程 (10)4.1编码过程 (10)4.2译码过程 (10)五、软件设计及测试分析 (12)5.1程序流程图 (12)5.1.2 编码程序流程图 (12)5.1.3 译码程序流程图 (13)5.2 软件运行分析 (15)5.2.1主程序运行分析 (15)5.2.2 编码运行分析 (17)5.2.3 译码运行分析 (18)5.3 软件分析 (19)总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)一、C语言简介1.1什么是C语言C语言是一种计算机程序设计语言。
它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。
它由美国贝尔研究所的D.M.Ritchie于1972年推出。
1978后，C语言已先后被移植到大、中、小及微型机上。
它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。
用MCS-51实现(7,4)汉明码的译码方法
２０ ０ ６年第 １ １期 总 秉 ２ ６ ２
用 ＭＣ 一 １ Ｓ ５ 实现（，） ７４汉明码的译码方法
贾培 军 ， 世 平 杨
（ 安 大学 物 理 与 电 子 信 息 学 院 延 陕 西 延 安 ７６ ０ ） １ ０ ０
摘
要 ： 字信 号在 传输过程 中需要用信道编码 来降低误 码率 ， 高数 字通信的 可靠性 ， 数 提 汉明码 正是 一种编码 效率 高且
ｓ ｓ ｅ ， ｉ ｉ ｌｓｇ ａ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｌｃ ｌａ ｅ ｅ ｗｏ ｋ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｃ ｄ ｎ ｔ ｏ ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔ ｇ（ ， ） ａ ｙ ｔ ｍ ｄ ｇ ｔ ｉｎ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ， ｏ ａ ｒ ａ ｎ ｔ ｒ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｏ ｉｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ａ ｎ ７ ４ Ｈ ｍｍｉ ｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｎ ａｅ ｎ
关 键 词 ： 明 码 ； 片机 ＭＣ 汉 单 Ｓ一５ ； 道 ； 码 １信 译 中图分类号 ： ＴＮ９ １ １ 文 献标 识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ４ ７Ｘ（０ ６ １ —０ ９ ２ １０ —３ ３ ２ ０ ） １ ５ —０
Ｃ ｄ ｎ ｅｈ ｆＩ ｌｍｅ ｔ ｇ （ ， ） Ｈａ ｍｉ ｇＢ Ｃ ｏ ｉ ｇＭ ｔ ｏ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ｄ ｎ ７４ ｍ ｎ ｙ Ｍ Ｓ一５ １
Ｍ ＣＳ 一 ５１ ｉ ｎｔ ｏ ｃ ｄ． Ｓ ｉ ｒ ｄｕ ｅ
Ｋ ｙ ｒ ｓ： ｍｍｉ ｇ； ＣＳ一５ ； ｈ ｎ ｅ ； ｏ ｉ ｇ ｅ ｗｏ ｄ Ｈａ ｎ Ｍ ｃ ａ ｎ ｌｃ ｄｎ １
ｌ 引
言
两个错误 。
在 当今 和 未来 的 信 息 化 社 会 中 ， 字 通 信 已成 为 信 息 数 传 输 的重 要 手 段 ， 球 数 字 化 已 成 为 当今 社 会 的 主 要 潮 全
基于matlab的(7.4)汉明码编译码仿真.
综合课程设计
基于matlab的(7,4汉明码编译仿真
专业名称通信工程
班级学号4090719
学生姓名何云瑞
指导教师李雅珍
设计时间2011.12.19~2012.1.4
课程设计任务书
专业:通信工程学号:409719学生姓名(签名:
设计题目:(7,4汉明码的编码、译码仿真
一、设计实验条件
⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦ (7
式(6还可以简记为
0T T H A ∙=或0T
A H ∙= (8
其中
111010011010101011001H ⎡⎤
⎢⎥=⎢⎥
⎢⎥⎣⎦ []654321
0A a a a a a a a =
[]00
0=
111011011011P ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
3.2.3仿真波形(10
3.2.4仿真结果分析(14
4.总结(15
参考文献(16
摘要
汉明码(Hamming Code是一种能够自动检测并纠正一位错码的线性纠错码,即SEC (Single Error Correcting码,用于信道编码与译码中,提高通信系统抗干扰的能力。
本文主要利用MATLAB中SIMULINK通信系统仿真模型库进行汉明码建模仿真,并调用通信系统功能函数进行编程,绘制时域波形,频谱及误码率与信噪比关系曲线图。在此基础上,对汉明码的性能进行分析,得出结论。
③hammgen函数
功能:汉明码生成矩阵和校验矩阵产生函数
语法:H=hammgen(M
[H,G]=hammgen(M
[H,G,N,K]=hammgen(M
(7,4)汉明码课程设计
【摘要】本文主要介绍利用ALTERA公司的Quartus II软件实现（7，4）汉明码的编码和译码的设计，设计共分为三个模块：m序列产生与分组模块、编码模块、译码模块，实现m序列的分组输出。
在QuartusII编辑环境下用VHDL文本输入的输入方法编制程序，经编译正确后进行波形仿真，调试，从而验证设计的正确性。
关键字:汉明码，编码，译码，VHDL【Abstract】T his article propose a method for Hamming encoder and Hamming decoder which is based on the VHDL language. It introduces the theory of Hamming encoder and Hamming decoder and the source program based on VHDL, and the way simulated and checked through QuartusII.Throughout the whole design is totally divided into three modules: the m sequence generated and the Packet Module,the encoding module,the decoding Module.Keywords: Hamming, coder,encoder, decoder ,VHDL目录第1章问题的提出及方案论证 (3)1.1 问题的提出 (3)1.2 方案论证 (3)1.2.1 Quartus II和VHDL简介 (3)1.2.2 软件设计方案介绍 (6)第2章设计方案的实施 (8)2.1 m序列模块 (8)2.1.1 m序列简介 (8)2.1.2 m序列模块设计流程 (9)2.2 （7，4）汉明码知识介绍 (10)2.2.1基本概念 (10)2.2.2监督矩阵 (11)2.2.3生成矩阵 (12)2.2.4 伴随式（校正子）S (12)2.3 汉明码编码模块 (13)2.3.1汉明码编码原理 (13)2.3.2 汉明码编码程序设计流程 (14)2.4 汉明码译码模块 (15)2.4.1汉明码译码原理 (15)2.4.2汉明码译码程序设计流程 (16)第3章软件调试及遇到的问题 (19)3.1 软件调试仿真波形图 (19)3.2 软件调试过程中遇到的问题 (21)第4章总结体会 (22)附录： (23)参考文献 (30)第1章问题的提出及方案论证1.1 问题的提出在上学期的通信原理课程中，我们学习了线性码的基本理论知识。
基于FPGA汉明码编译码器设计
基于FPGA汉明码编译码器设计汉明码是一种能够检测和纠正错误的编码方式。
在FPGA（Field Programmable Gate Array）中，我们可以使用FPGA来设计并实现一个基于(7,4)汉明码的编码器和解码器。
1.编码器设计：编码器将4位数据编码为7位汉明码。
下面是一个基于FPGA的(7,4)汉明码编码器的设计步骤：-设置一个4位输入端口和一个7位输出端口。
-创建一个4×7的矩阵，用于存储所有可能输入与对应汉明码的关系。
每行代表一个输入，每列代表一个汉明码位。
-在FPGA中，使用逻辑门（如XOR门和AND门）来实现矩阵的功能。
根据矩阵，依次设计逻辑门电路来计算每个汉明码位。
例如，对于第一个汉明码位，使用四个输入位的异或门计算出结果。
-将每个汉明码位的结果输出到对应的输出端口。
2.解码器设计：解码器将7位汉明码解码为4位数据。
下面是一个基于FPGA的(7,4)汉明码解码器的设计步骤：-设置一个7位输入端口和一个4位输出端口。
-创建一个7×4的矩阵，用于存储所有可能的汉明码与对应的输出数据的关系。
每行代表一个汉明码，每列代表一个输出数据位。
-同样，使用逻辑门来实现矩阵的功能。
根据矩阵，依次设计逻辑门电路来计算每个输出数据位。
例如，对于第一个数据位，使用七个输入位的与门计算出结果。
-将每个输出数据位的结果输出到对应的输出端口。
3.性能分析和优化：可以通过FPGA的资源利用率和时钟频率等指标对设计进行性能评估。
通过仔细设计逻辑电路，合理分配资源和优化电路，可以提高编码器和解码器的性能。
可以考虑使用并行计算、流水线等技术来提高时钟频率和减少时延。
另外，还可以在FPGA中使用多个编码器和解码器来实现更高级的错误检测和纠正功能。
可以考虑使用更高级的汉明码，如(15,11)汉明码或(31,26)汉明码，来提高错误检测和纠正能力。
可以结合其他编码技术，如校验和，奇偶校验等，来增加冗余度和提高系统的可靠性。
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南华大学电气工程学院
《通信原理课程设计》任务书
设计题目：(7, 4)汉明码编译码系统设计
专业：通信工程
学生姓名: 马勇学号:20114400236 起迄日期:2013 年12月20日~2014年1月3日指导教师:宁志刚副教授
系主任：王彦教授
《通信原理课程设计》任务书
《通信原理课程设计》设计说明书格式
一、纸张和页面要求
A4纸打印；页边距要求如下：页边距上下各为2.5 厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。
二、说明书装订页码顺序
(1)任务书 (2)论文正文 (3)参考文献，(4)附录
三、课程设计说明书撰写格式
见范例
引言(黑体四号)
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号)
1☆☆☆☆(黑体四号)
正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)
1.1（空一格）☆☆☆☆☆☆(黑体小四号)
正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)
1.2 ☆☆☆☆☆☆、☆☆☆
正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)
2 ☆☆☆☆☆☆ (黑体四号)
正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)
2.1 ☆☆☆☆、☆☆☆☆☆☆，☆☆☆(黑体小四号)
正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)
2.1.1☆☆☆，☆☆☆☆☆，☆☆☆☆(楷体小四号)
正文……(首行缩进两个字，宋体小四号)
（1）……
图1. 工作波形示意图(图题，居中，宋体五号)
…………
5结论(黑体四号)
☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号)
参考文献(黑体四号、顶格)
参考文献要另起一页，一律放在正文后，不得放在各章之后。
只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料，作者只写到第三位，余者写“等”，英文作者超过3人写“et al”。
几种主要参考文献著录表的格式为：
⑴专(译)著：[序号]著者.书名（译者）[M].出版地：出版者，出版年：起~止页码.
⑵期刊：[序号]著者.篇名[J].刊名，年，卷号（期号）：起~止页码.
⑶论文集：[序号]著者.篇名[A]编者.论文集名[C] .出版地：出版者，出版者. 出版年：起~止页码.
⑷学位论文：[序号]著者.题名[D] .保存地：保存单位，授予年.
⑸专利文献：专利所有者.专利题名[P] .专利国别：专利号，出版日期.
⑹标准文献：[序号]标准代号标准顺序号—发布年，标准名称[S] .
⑺报纸：责任者.文献题名[N].报纸名，年—月—日（版次）.
附录（居中,黑体四号）
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字，宋体小四号)
（另起一页。
附录的有无根据说明书（设计）情况而定，内容一般包括正文内不便列出的冗长公式推导、符号说明（含缩写）、计算机程序、整体仿真原理图、系统仿真结果图等。
《通信原理课程设计》设计说明书
写作内容参考格式
1、标题
2、摘要
3、目录
4、正文
（1）绪论：说明本课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术指标等
（2）方案：说明设计原理、方框图等，并说明该方案的特点
（3）设计步骤（仿真过程）：包括电路图的安装、调试和分析，或者程序的调试及结果的分析。
（4）结论：对整个研究工作进行归纳和综合，简要阐述本课题研究中尚存的问题及进一步开展研究的简介和建议。
（5）参考资料：本人真正阅读过的期刊或相关文献资料，3篇以上。
（6）附录：一些不宜放在正文中，但又直接反映完成工作的成果内容，如设计图纸、实验数据、计算机程序等。
说明：
设计类需要相关芯片的原理，列出所需仪器仪表清单及元器件清单，调试的步骤，分析等。
仿真类需要流程图，详细的注释，若有子程序需要说明该程序的功能、输入输出参数说明，仿真结果的分析等。
编程语言可以是C、Matlab等，仿真软件可以是Simulink、System View、Multisim、MaxPlusII等。
字数：3000~5000字
一、通信原理课程设计的地位：
课程设计是教学环节中的一个内容。
通信原理课程设计的目的是使学生融会贯通《通信原理》课程所学的专业基础理论知识，完成一个较为完整的设计、仿真、分析及计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。
培养学生综合运用已学的基础知识和专业知识解决基本工程设计问题的初步技能，全面提高学生的动手能力以及实际工程能力。
它要求设计者不仅要由任务书的技术要求( 指标)设计出具体实际电路图, 而且要写出电路图的安装、调试和分析。
二、课程设计要求：
设计类可以2人选择1个题目，仿真类1人1题；
不能直接从网上或其他资料下载、拷贝；
按时完成设计报告；
随机抽查进行答辩。
设计要求具体为：
1、不得抄袭网络作品或者历届作品或者其他同学的作品，一旦发现雷
同50%以上，则相关雷同设计的成绩都为不及格。
2、本课程设计重点在仿真，所以对系统仿真图要求较高，不得粘贴网
络图片，若图片模糊（或者图片中的文字模糊）或者图片带有水印，则相关设计的成绩都为不及格。
3、提交的电子稿必须含有全套仿真源文件，如SYSTEMVIEW仿真源文件或者MATLAB 仿真源文件，以便检验课程设计的真实性与正确度。
4、所有课程设计资料（纸质稿+电子稿+源程序），由班长或学习委员收齐统一上交。
每个同学的电子稿（最终稿）放在一个名称为“学生姓名”的文件夹中，课程设计说明书以“设计题目名称”命名。
该文件夹包含课程设计说明书与全套仿真原始文件（如SYSTEMVIEW源文件或MATLAB源文件）。