基于MATLAB的线性分组码编译码仿真实现设计说明书
实验三、线性分组码的编译码

信息论与编码实验报告1、认真阅读课本中关于线性分组码的基本原理及特点等内容,并简要写出其基本原理及特点;解:基本原理:对信源编码器输出的D 进制序列进行分组,设分组长度为k ,相应的码字表示为),,,(12m m m k M ∙∙∙=→,其中每个码元()k i m i≤≤1都是D 进制的显然这样的码字共有kD 个。
特点:一个()k n ,线性分组码中非零码字的最小重量等于该码的最小距离min d 。
2、写出(7,4)线性分组码编解码基本步骤,画出程序流程图;编码流程图 译码流程图 (7,4)汉明码的编码就是将输入的4 位信息码M=[ 3456a a a a ]加上3 位监督码012b b b 从而编成7位汉明码[6a 012345,,,,,a a a a a a ],编码输出B=[6a 5a 4a 3a 2a 1a 0a ].由式A = M ·G=[3456a a a a ]·G 可知,信息码M 与生成矩阵G 的乘积就 是编好以后的(7,4)汉明码3、实现(7,4)线性分组码编解码的Matlab源程序;构造BSC传输信道中采用(7,4)线性分组码的Simulink仿真程序。
(7,4)汉明码的编码程序:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity bm isport(a:in std_logic_vector(3 downto 0);but std_logic_vector(6 downto 0));end ;architecture one of bm isbeginb(6)<=a(3);b(5)<=a(2);b(4)<=a(1);b(3)<=a(0);b(2)<=a(3) xor a(2) xor a(1);b(1)<=a(3) xor a(2) xor a(0);b(0)<=a(3) xor a(1) xor a(0);end;(7,4)汉明码的译码程序:library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity ym isport(a:in std_logic_vector(6 downto 0);sut std_logic_vector(2 downto 0);but std_logic_vector(3 downto 0);cut std_logic_vector(2 downto 0));end ;architecture one of ym isbeginprocess(a)variable ss:std_logic_vector(2 downto 0);variable bb:std_logic_vector(6 downto 0);beginss(2):=a(6) xor a(5) xor a(4) xor a(2);ss(1):=a(6) xor a(5) xor a(3) xor a(1);ss(0):=a(6) xor a(4) xor a(3) xor a(0);bb:=a;if ss> "000" thencase ss iswhen "001" =>bb(0):= not bb(0);c<="000";when "010" =>bb(1):= not bb(1);c<="001";when "100" =>bb(2):=not bb(2);c<="010";when "011" =>bb(3):=not bb(3);c<="011";when "101" =>bb(4):=not bb(4);c<="100";when "110" =>bb(5):=not bb(5);c<="101";when "111" =>bb(6):=not bb(6);c<="110";when others => null;c<="111";end case;else b<= a(6)&a(5)&a(4)&a(3);end if;s<=ss;b<=bb(6)&bb(5)&bb(4)&bb(3);end process;end;4、讨论(7,4)线性分组码的最小码距与码重及纠错能力的关系,讨论采用纠错编码和不采用纠错编码对传输系统的影响。
基于MATLAB的信道编码教学实验软件设计与实现

第24卷第1期 2005年1月实验室研究与探索RESEARCH AND EXPLORATION IN LABORATORYVol.24No.1 Jan.2005基于MATLAB 的信道编码教学实验软件设计与实现张海涛, 王福昌(华中科技大学 电工电子教学基地湖北武汉430074)摘 要:介绍了基于MATLAB 的信道编码教学实验软件,主要包括实验操作界面制作以及循环码和卷积码编译码。
关键词: 矩阵实验室 软件包;循环码;卷积码;编译码;界面中图分类号:TN911.22文献标识码:B文章编号:1006 7167(2005)01 0046 04Design and Realization of the Teaching ExperimentalSoftware on Channel Coding with MATLABZ HANG Hai tao , WANG Fu chang(Instruction Base of Electrotechnics&Electtronics,Huazhong Univ.of Science and Technology,W uhan 430074,China)Abstract :This paper introduceds a teaching experimentel software based on channel coding with MATLAB,including the design of experiment interface ,the encode decode process of cyclic code and convolutional code.Key words :MATLAB (Matrix Laboratory);cyclic code;convolutional code;encode decode;interface收稿日期:2004 04 09作者简介:张海涛(1978-),男,汉族,湖北红安人,硕士研究生三年级,主要从事通信与信号处理方面的科研。
通信原理课程设计基于Matlab的编码与译码的设计与仿真

课程设计I(数据通信原理)设计说明书题目:3B4B编码与译码的设计与仿真学生姓名樊佳佳学号1318064017班级网络工程1301班成绩指导教师贾伟数学与计算机科学学院2015年 9 月 12 日课程设计任务书2015—2016学年第 1 学期课程设计名称:课程设计I(数据通信原理) 课程设计题目:3B4B编码与译码的设计与仿真完成期限:自 2015 年 8 月 11 日至 2015 年 9 月 11 日共2 周设计内容:设计一种数字基带传输中的一种编译码系统(HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种)。
使用Matlab/Simulink仿真软件,设计所选择的基带传输的编码和译码系统。
系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果,并以图形化的方式显示出波形,能观察各分系统的各级波形。
指导教师:教研室负责人:课程设计评阅摘要设计一个码元信息传递系统,包括编码和译码两部分,这个系统可以高效地传递信息。
该系统是基于matlab/simulik实现的,设计数字电路来实现码元由3bit一组到4bit一组的转换,提高信息的传输效率。
关键词: 3B4B ; 编码器; 译码器目录目录 (2)1.课题描述 (3)2.3B4B码编译码模块设计 (4)2.1 3B4B码编译码原理 (3)2.2 3B4B编码器原理及框图 (4)2.3 3B4B译码器原理及框图 (5)2.4 编译码程序图 (5)3.3B4B编译码程序图的参数设置及其仿真结 (8)3.1仿真系统中模块参数设置和仿真实验结果 (8)4.总结 (11)5.参考文献 (13)1.课题描述设计一种数字基带传输中的一种编译码系统(HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种)。
使用Matlab/Simulink仿真软件,设计所选择的基带传输的编码和译码系统。
系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果,并以图形化的方式显示出波形,能观察各分系统的各级波形。
基于MATLAB的线性分组码编译码仿真实现设计说明书

信息工程学院通信工程系设计题目:基于MATLAB的线性分组码编译码仿真设计班级:10通信班学号:姓名:指导老师:2013 年11 月15 日成绩:摘要该系统是(6,3)线性分组码的编码和译码的实现,它可以对输入的三位的信息码进行线性分组码编码,对于接收到的六位码字可以进行译码,从而译出三位信息码。
当接收到的六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; 纠错目录前言 (2)第1章设计目标 (2)第2章 MATLAB简介 (3)第3章基本原理 (3)3.1 线性分组码的编码 (3)3.1.1 生成矩阵 (3)3.1.2 校验矩阵 (5)3.2 伴随式与译码 (6)3.2.1 码的距离及纠检错能力 (6)3.2.2 伴随式与译码 (6)第4章推导过程 (7)4.1 编码过程 (7)4.2 译码过程 (9)第5章仿真程序及结果分析 (11)5.1 仿真程序 (11)5.2 仿真结果图 (13)5.3 结果分析 (15)参考文献 (16)总结 (17)0 1 11 0 1 1 1 0 前言近年来,随着计算机、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,人们对数据传输和存储系统的可靠性提出了越来越高的要求。
因此,如何控制差错、提高数据传输和存储的可靠性,成为现代数字通信系统设计的重要课题。
目前,绝大多数的数字计算机和数字通信系统中广泛采用二进制形式的码。
而线性分组码具有编译码简单,封闭性好等特点,采用差错控制编码技术是提高数字通信可靠性的有效方法,是目前较为流行的差错控制编码技术。
对线性分组码的讨论都在有限域GF(2)上进行,域中元素为{0,1},域中元素计算为模二加法和模二乘法。
33基于MATLABSimulink的线性分组码仿真

3.3基于MATLAB/Simulink的线性分组码仿真3.3.1通信系统仿真的数学模型对于一般的通信系统,无论是连续还是离散的数学模型都应包括信源、信道编码、调制器、信道、解调器、信道译码、信宿几个模块,各模块之间的连接关系如下图所示。
信源信道编码调制器信宿信道译码解调器信道图3-2 通信系统数学模型利用这个模型,通过设置其中各个模块的属性可以实现通信系统中各种编译码和调制解调系统的仿真。
3.3.2线性分组码仿真线性分组码的仿真是通信系统一般数学模型的一种具体应用。
通过分析设计题目,根据仿真设计要求建立仿真模型如下图所示。
图3-3 二进制线性编码simulink仿真图上图为二进制线性编码的simulink仿真图信源、信道编译码器和误码率计算器等模块的参数设置情况见表3-1至表3-6。
调制器选用调制性能较好的BPSK调制器;与调制和编码相对应的,解调器选用BPSK解调器,译码器选用二进制线性译码器。
本设计希望借助线性分组码的误码率曲线来研究其性能,所以需要加入误码率计算器(Error Rate Calculation)。
通过学习MATLAB/simulink相关知识,了解到误码率计算器输出三个结果:误码率、正确码元个数和错误码元个数。
设计所关心的是误码率,所以先用分路器将三路信号分离,然后将误码率的值输出到工作空间(workspace)便于提取每一秒的仿真数据,为了实现和显示模块(display)的连接,必须用合路器将分开的信号重新组合起来。
而选用Display作为显示模块,是因为它可以方便快捷的观察到三路输出信号的动态变化过程。
其中主要模块的参数设置如下表所示。
表3-1是信源模块的参数设置表,由于在实际通信过程中,具体环境不同信源信号的形式可能多种多样,为了模拟最一般的信号形式,图中信源选择能产生伯努利分布的二进制随机数的Bernoulli Random Binary Generator模块;编码器选用二进制线性编码器;表3-1 伯努利二进制随机数生成器(Bernoulli Random Binary Generator)参数表参数名称参数值Probability of zer(0出现的概率)0.5Initial seed(初始化种子)21375Sample time(抽样时间)0.0001Frame-based outputs(输出基于帧)√Samples per frame(每帧抽样数)(根据要仿真信号的信息位数设定数值如(7,4)码则此项值为4)研究二进制线性码的性能当然用二进制线性编码器。
基于matlab线性分组码实验设计

一、 设计题目线性分组码编译码实验二、 实验目的:1. 掌握线性分组码的编码原理、编码步骤和译码方法2. 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、实验主要内容及要求:设计(15,11)或(255,247)线性分组码,利用随机生成的二进制序列及BPSK 调制方式,比较使用信道编码与未使用信道编码的误比特率曲线四、 实验设备及软件:PC 机一台、Matlab 软件五、 设计方案 ①(15,11)线性分 ②①②该实验系统框图如上图所示,其中信源编码在本实验不做讨论,编号①采用线性分组码编码和译码,编号②为不采用信道编译码,通过这两种方法的对比,得出误码率曲线。
1. 线性分组码编码本实验采用的是(15,11)的线性分组码,线性分组码的编码由监督矩阵信源编码 信道编码BPSK 调制信道传输噪声解调信道译码信源译码统计误码率和生成矩阵实现,监督矩阵H为(4×11)的矩阵,由监督方程和(4×4)的单位矩阵构成,生成矩阵G为(11×15)的矩阵,由(11×11)的单位矩阵和监督矩阵的转置矩阵构成。
具体实现方法如下:①将要编码的序列先整形,整为11列②如果序列不能被11整除在后边补0使其能被11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其实现代码如下:function [n,C]=xxbm(n)a=randint(1,n); %生成01随机序列disp('编码序列:');disp(a);subplot(3,2,1);stairs(a);axis([1 length(a) -0.5 1.5])title('编码序列');%判断生成的随机序列个数是否是11的整数倍iflength(a)/11==fix(length(a)/11) %随机序列个数是11的整数倍,直接编码b=reshape(a,11,(length(a)/11));M=b';F=eye(11);S=[0 0 1 1;0 1 0 1;0 1 1 0;0 1 1 1;1 0 0 1;1 0 1 0;1 0 1 1;1 1 0 0;1 1 0 1;1 1 1 0;1 1 1 1];K=eye(4);G=[F,S];H=[S',K];C=rem(M*G,2);disp('生成矩阵G:');disp(G);disp('监督矩阵H:');disp(H);disp('码字:');disp(C);else %随机序列个数不是11的整数倍,补0后编码s1=[a,zeros(1,(fix(length(a)/11)+1)*11-length(a))]; %补0b=reshape(s1,11,(length(s1)/11));M=b';F=eye(11);S=[0 0 1 1;0 1 0 1;0 1 1 0;0 1 1 1;1 0 0 1;1 0 1 0;1 0 1 1;1 1 0 0;1 1 0 1;1 1 1 0;1 1 1 1];K=eye(4);G=[F,S];H=[S',K]; %监督矩阵C=rem(M*G,2) ;disp('生成矩阵G:');disp(G);disp('监督矩阵H:');disp(H);disp('码字:');disp(C);endsubplot(3,2,2);stairs(C);axis([1 length(C) -0.5 1.5]);title('编码后的码字');2.BPSK调制BPSK调制实现方法为: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。
ldpc译码的matlab代码

LDPC(Low-Density Parity-Check)码是一种优秀的纠错编码技术,具有较低的解码复杂度和接近容量的性能。
LDPC码的译码算法可以使用数学推导来实现,也可以借助计算机进行编程实现。
在本文中,我们将介绍如何使用MATLAB编写LDPC码的译码算法,并给出具体的代码实现。
一、LDPC码的基本原理LDPC码是一种线性分组码,由Gallager于1962年首次提出。
它是一种分布式稀疏矩阵编码,其校验矩阵的权重分布较为均匀,是一种充分利用了校验密度低的码。
LDPC码的译码算法通常采用迭代译码的方式,通过不断更新变量节点和校验节点的信息来逐步逼近发送端发送的原始信息。
LDPC码的译码算法有多种实现方式,其中以BP算法(Belief Propagation)最为常见。
二、BP算法的基本思想BP算法是一种迭代译码算法,其基本思想是将LDPC码的译码过程转化为图论中的消息传递过程。
在BP算法中,变量节点和校验节点之间通过消息传递的方式来更新各自的信息,并不断迭代直到收敛为止。
BP算法的收敛性和解码性能与LDPC码的结构和参数设置密切相关,因此需要仔细选择合适的算法参数和调整策略。
三、MATLAB代码实现1. 参数设置在MATLAB中,我们首先需要设置LDPC码的参数,包括码长、码率、校验矩阵等。
通过调用MATLAB中的矩阵运算库,我们可以方便地实现LDPC码的相关参数设置。
2. 译码算法实现接下来,我们编写LDPC码的译码算法。
在MATLAB中,我们可以利用向量化操作和矩阵运算来高效地实现BP算法。
需要注意的是,由于BP算法是一种迭代算法,我们需要设置适当的迭代次数和终止准则。
3. 性能评估我们可以利用MATLAB中的仿真工具来评估LDPC码的译码性能。
通过绘制误比特率曲线和分析译码性能参数,可以直观地了解LDPC码的表现,并进一步优化译码算法。
四、总结在本文中,我们介绍了LDPC码的基本原理和BP算法的实现方式,并给出了在MATLAB中的代码实现方法。
实验二:信道编码-线性分组编译码及检错效果仿真实验指导书实验报告

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。
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信息工程学院通信工程系设计题目:基于MATLAB的线性分组码编译码仿真设计班级:10通信班学号:姓名:指导老师:2013 年11 月15 日成绩:摘要该系统是(6,3)线性分组码的编码和译码的实现,它可以对输入的三位的信息码进行线性分组码编码,对于接收到的六位码字可以进行译码,从而译出三位信息码。
当接收到的六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; 纠错目录前言 (2)第1章设计目标 (2)第2章 MATLAB简介 (3)第3章基本原理 (3)3.1 线性分组码的编码 (3)3.1.1 生成矩阵 (3)3.1.2 校验矩阵 (5)3.2 伴随式与译码 (6)3.2.1 码的距离及纠检错能力 (6)3.2.2 伴随式与译码 (6)第4章推导过程 (7)4.1 编码过程 (7)4.2 译码过程 (9)第5章仿真程序及结果分析 (11)5.1 仿真程序 (11)5.2 仿真结果图 (13)5.3 结果分析 (15)参考文献 (16)总结 (17)0 1 11 0 1 1 1 0 前言近年来,随着计算机、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,人们对数据传输和存储系统的可靠性提出了越来越高的要求。
因此,如何控制差错、提高数据传输和存储的可靠性,成为现代数字通信系统设计的重要课题。
目前,绝大多数的数字计算机和数字通信系统中广泛采用二进制形式的码。
而线性分组码具有编译码简单,封闭性好等特点,采用差错控制编码技术是提高数字通信可靠性的有效方法,是目前较为流行的差错控制编码技术。
对线性分组码的讨论都在有限域GF(2)上进行,域中元素为{0,1},域中元素计算为模二加法和模二乘法。
分组码是一组固定长度的码组,可表示为(n , k),通常它用于前向纠错。
在分组码中,监督位被加到信息位之后,形成新的码。
在编码时,k个信息位被编为n位码组长度,而n-k个监督位的作用就是实现检错与纠错。
对于长度为n的二进制线性分组码,它有种2n可能的码组,从2n种码组中,可以选择M=2k个码组(k<n)组成一种码。
这样,一个k比特信息的线性分组码可以映射到一个长度为n码组上,该码组是从M=2k个码组构成的码集中选出来的,这样剩下的码组就可以对这个分组码进行检错或纠错。
第1章设计目标要设计一个(6,3)线性分组码的编译码程序,最基本的是要具备对输入的信息码进行编码,让它具有抗干扰的能力。
同时,还要让它具有对接收到的整个码组中提取信息码组的功能。
但是,在实际的通信系统中,由于信道传输特性不理想以及加性噪声的影响,接收到的信息中不可避免地会发生错误,影响通信系统的传输可靠性,因而,本设计还要让该程序具有纠正错误的能力,当接收到的码组中有一位码,发生错误时可以检测到这一位错码,并且可以纠正这一位错码,并且让系统从纠正后的码组中提取正确的信息码组。
针对给定的矩阵Q=完成如下的工作:1 完成对任意信息序列的编码2 根据生成矩阵,形成监督矩阵;3 根据得到的监督矩阵,得到伴随式,并根据它进行译码;4 验证工作的正确性。
第2章 MATLAB简介MATLAB是很实用的数学软件它在数学类科技应用软件中在数值运算方面首屈一指。
MATLAB可以进行运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接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、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MATL AB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m athwork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。
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。
第3章基本原理3.1 线性分组码的编码3.1.1 生成矩阵线性分组码(n,k)中许用码字(组)为2k个。
定义线性分组码的加法为模二加法,乘法为二进制乘法。
即1+1=0、1+0=1、0+1=1、0+0=0;1×1=1、1×0=0、0×0=0、0×1=0。
且码字与码字的运算在各个相应比特位上符合上述二进制加法运算规则。
线性分组码具有如下性质(n,k)的性质:1、封闭性。
任意两个码组的和还是许用的码组。
2、码的最小距离等于非零码的最小码重。
对于码组长度为n、信息码元为k位、监督码元为r=n-k位的分组码,常记作(n,k)码,如果满足2r-1≥n,则有可能构造出纠正一位或一位以上错误的线性码。
下面我们通过(7,3)分组码的例子来说明如何具体构造这种线性码。
设分组码(n,k)中,k = 3,为能纠正一位误码,要求r≥3。
现取r=4,则n=kc 1c 2 · · · c k+r =7。
该例子中,信息组为(c 6c 5c 4),码字为(c 6c 5c 4c 3c 2c 1c 0).当已知信息组时,按以下规则得到四个校验元,即c 3=c 6+c 4c 2=c 6+c 5+c 4 (3-1)c 1=c 6+c 5c 0=c 5+c 4这组方程称为校验方程。
(7,3)线性分组码有23(8)个许用码字或合法码字,另有27-23个禁用码字。
发送方发送的是许用码字,若接收方收到的是禁用码字,则说明传输中发生了错误。
为了深化对线性分组码的理论分析,可将其与线性空间联系起来。
由于每个码字都是一个二进制的n 重,及二进制n 维线性空间Vn 中的一个矢量,因此码字又称为码矢。
线性分组码的一个重要参数是码率r=k/n,它说明在一个码字中信息位所占的比重,r 越大,说明信息位所占比重越大,码的传输信息的有效性越高。
由于(n,k)线性分组,线性分组码的2k个码字组成了n 维线性空间Vn 的一个K 维子空间。
因此这2k个码字完全可由k 个线性无关的矢量所组成。
设此k 个矢量为c 1,c 2,…,c k ,有生成矩阵形式为G=(3-2)(n,k)码字中的任一码字c i ,均可由这组基底的线性组合生成,即c i =m i ·G=[m n-1 m n-2 … m n-k ]·G 式中,mi =[m n-1 m n-2 …m n-k ]是k 个信息元组成的信息组。
表3-1 (7,3)线性分组码信息组 码字 0000000000001 0011101 010 ******* 011 0111010 100 100110 101 1010011 110 1101001 1111110100对于表3-1给出的(7,3)线性分组码,可将写成矩阵形式[c 6 c 5 c 4 c 3 c 2 c 1 c 0]=[c 6 c 5 c 4]·101110011100100111001故(7,3)码的生成矩阵为G= 101110011100100111001可以看到,从(7,3)码的8个码字中,挑选出k=3个线性无关的码字(1001110)(0100111),(00111101)作为码的一组基底,用c=m ·G 计算得码字。
一个系统码的生成矩阵G ,其左边k 行k 列应是一个k 阶单位方阵I k ,因此生成矩阵G 表示为 G=[I k P] (3-3) 式中,P 是一个k ×(n-k)阶矩阵。
3.1.2 校验矩阵表3-1所示的(7,3)线性分组码的四个校验元由式(3-1)所示的线性方程组决定的。
把(3-1)移相,有c6+c4+c3=0c6+c5+c4+c2=0 c6+c1+c5=0 (3-4) c5+c4+c0=0111110001*********001101上式的矩阵形式为1000110110001100101110001101 · 0123456c c c c c c c =000 这里的四行七列矩阵称为(7,3)码的一致校验矩阵,用H 表示,即H= (3-5)由H 矩阵得到(n,k)线性分组码的每一码字c i,(i=1,2,…,2k ),都必须满足由H 矩阵各行所确定的线性方程组,即 c i ·H T =0.(7,3)码的生成矩阵G 中每一行及其线性组合都是(n,k )码的码字,所以有G ·H T =0。
由G 和H 构成的行生成的空间互为零空间,即G 和H 彼此正交。
H=[P T I r ]其右边r 行r 列组成一个单位方阵。
3.2 伴随式与译码3.2.1 码的距离及纠检错能力 1.码的距离两个码字之间,对应位取之不同的个数,称为汉明距离,用d 表示。
一个吗的最小距离d min 定义为d min =min{d(c i ,c j ),i ≠j,c i ,c j ∈(n,k)},两个码字之间的距离表示了它们之间差别的大小。
距离越大,两个码字的差别越大,则传送时从一个码字错成另一码字的可能性越小。
码的最小距离愈大,其抗干扰能力愈强。
2. 线性码的纠检错能力对于任一个(n,k )线性分组码,若要在码字内(1) 检测出e 个错误,则要求码的最小距离d ≥e+1;(2) 纠正t 个错误,则要求码的最小距离d ≥2t+1;(3)纠正t 个错误同时检测e(≥t)个错误,则要求 d ≥t+e+1; 3.2.2 伴随式与译码假设接收端收到的码字为B ,那么它和原来发送端发送的码字A 之间就有可能存在着误差。
即在码组A={a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 }中的任意一位就有可能出错。
这样我们在接收端接收到一个码组是就有可能判断错发送端原来应该要表达的意思。
为了描述数据在传输信道中出现错误的情况,引入了错误图样E,在错误图样中,0代表对应位没有传错,1代表传输错误。
实际上错误图样E就是收序列与发送序列的差。
所以在译码中用接收到的码字B模尔加错误图样E就可以得到发送端的正确码字A。
因此译码的过程就是要找到错误图样E。
定义:校正子SS = B * H T= ( A + E ) * H T= A * H T+ E * H T= E * H T因为A是编得的正确码字。
根据前面所叙述,它和监督矩阵的转置相乘为0。
显然,S仅与错误图样有关,它们之间是一一对应的关系。
找到了校正子S,也就可以找到E。
而与发送的码字无关。
若E=0,则S=0;因此根据S是否为0可进行码字的检错。
如果接收码字B中只有一位码元发生错误,又设错误在第i位。