汉明码的编码和译码的实现

汉明码编译码实验

一、实验目的

1、 掌握汉明码编译码原理 2、 掌握汉明码纠错检错原理

二、实验内容

1、 汉明码编码实验。 2、 汉明码译码实验。

3、 汉明码纠错检错能力验证实验。

三、实验器材

LTE-TX-02E通信原理综合实验系统----------------------------------------------模块8

四、实验原理

在随机信道中，错码的出现是随机的，且错码之间是统计独立的。例如，由高斯白噪声引起的错码就具有这种性质。因此，当信道中加性干扰主要是这种噪声时，就称这种信道为随机信道。由于信息码元序列是一种随机序列，接收端是无法预知的，也无法识别其中有无错码。为了解决这个问题，可以由发送端的信道编码器在信息码元序列中增加一些监督码元。这些监督码元和信码之间有一定的关系，使接收端可以利用这种关系由信道译码器来发现或纠正可能存在的错码。在信息码元序列中加入监督码元就称为差错控制编码，有时也称为纠错编码。不同的编码方法有不同的检错或纠错能力。有的编码就只能检错不能纠错。

那么，为了纠正一位错码，在分组码中最少要加入多少监督位才行呢？编码效率能否提高呢？从这种思想出发进行研究，便导致汉明码的诞生。汉明码是一种能够纠正一

汉明码编码原理介绍

汉明码是在电信领域的一种线性调试码，以发明者理查德·卫斯里·汉明的名字命名。汉明码在传输的消息流中插入验证码，以侦测并更正单一比特错误。由于汉明编码简单，它们被广泛应用于内存（RAM）。其SECDED版本另外加入一检测比特，可以侦测两个或以下同时发生的比特错误，并能够更正单一比特的错误。

1940年，汉明于贝尔实验室工作，运用贝尔模型电脑，输入端依靠打孔卡，这不免有些读取错误。在平日，特殊代码将发现错误并闪灯，使得操作者能够纠正这个错误。在周末和下班期间，在没有操作者的情况下，机器只会简单地转移到下一个工作，汉明在周末工作，他对于不可靠的读卡机发生错误后，总是必须重新开始方案变得愈来愈沮丧。在接下来的几年中，他为了解决调试的问题，开发了功能日益强大的调试算法。在1950年，他发表了今日所称的汉明码。现在汉明码有着广泛的应用。

人们在汉明码出现之前使用过多种检查错误的编码方式，但是没有一个可以在和汉明码在相同空间消耗的情况下，得到相等的效果。

汉明码原理介绍：

奇偶校验是一种添加一个奇偶位用来指示之前的数据中包含有奇数还是偶数个1的检验方式。如果在传输的过程中，有奇数个位发生了改变，那么这个错误将被检测出来（注

浙 江 理 工 大 学 信 息 电 子 学 院

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年 月 日

摘 要

数字信号在传输过程中，由于受到干扰的影响，码元波形可能会被变坏。接收端收到后可能发生错误判决。由乘性干扰引起的码间串扰，可以采用均衡的办法纠正，而加性干扰的影响可以采用差错控制的措施来解决。应运差错控制的需要，已成为信道传输过程中抗干扰的有效手段，其中较为成熟的编码方法如汉明码、奇偶校验码、循环冗余码等编码技术，被广泛应用于计算机、电子通信、控制等各个领域。

汉明码是线性分组码，它能纠正一个错码和检测两个错码，在原编码的基础上附加一部分代码，使其满足纠错码的条件，由于线性码的编码和译码容易实现，且编码效率较高，所以至今仍是应用最广泛的一类码。

本文提出一种采用汉明码的伴随式译码方法。在介绍原理的基础上，通过对（15 ，11）汉明码的设计及生成矩阵、校验矩

摘 要

本文主要利用MATLAB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对外界输入的信息进行汉明码的编、译码，绘制时域波形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，得出汉明码能降低噪声干扰的结论。

Hamming码中文称作汉明码。汉明码是由汉明于1950年提出的，是一种能够自动检测并纠正一位错码的线性纠错码, 它的突出特点是：编译码电路简单，易于硬件实现；用软件实现编译码算法时，软件效率高；而且性能比较好. 关键词：MATLAB 汉明码 编码 译码

目 录

一、前言 ....................................................................... 1 二、设计原理 ................................................................... 2

2.1 纠错编码原理 .......................................................... 2 2.2 汉明码编码 ..

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 通信0906班 指导教师： 尹勇 工作单位： 信息工程学院

题 目:汉明码的性能分析

初始条件：

MATLAB软件，电脑，通信原理知识

要求完成的主要任务:

输入信号：速率为100Bd的矩形信号 信道：AWGN

要求：画出编码器输入、输出信号，信道的输出信号，译码器的输出信号的波形、

频谱以及误码率与译码器输入信噪比的关系曲线

参考书目:

徐明远主编《MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用》 王兴亮主编《数字通信原理与技术》 孙屹 吴磊主编《Simulink通信仿真开发手册》 葛哲学主编《精通MATLAB》 樊昌信 曹丽娜主编《通信原理》

时间安排：

第1周，安排任务（鉴主15楼实验室）

第1-17周，仿真设计（鉴主13楼计算机实验室） 第18周，完成（答辩，提交报告，演示）

指导教师签名：

年 月 日

系主任（或责任教师）签名：

年 月 日

武汉理工大学《MATLAB应用》课程设计报告

目 录

摘要 ............

实验名称 实验日期 实验六 哈夫曼编码和译码的算法设计与实现

实验方案 实验操作 实验成绩 2012-04-22 实 验 信息系统设计与仿室 真室I 实验台号 34号 班级姓信工11-1BF 李煌名 峰

实验结果

一、实验目的

1、根据算法设计需要,掌握哈夫曼编码的二叉树结构表示方法； 2、编程实现哈夫曼编译码器； 3、掌握贪心算法的一般设计方法。

二、预习与参考

1、认真阅读数据结构教材和算法设计教材内容, 熟悉哈夫曼编码的原理; 2、设计和编制哈夫曼编译码器。 [参考数据类型或变量] typedef ElemType char； typedef struct node{ int w; int flag; ElemType c;

struct node *plink,*llink,*rlink;

char code[m]; }Node;

Node *num[n], *root; [参考子程序接口与功能描述]

void SetTree( NODE *root )

功能: 从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树 void En

设计一个采用2PSK调制的数字通信系统

??设计系统整体框图及数学模型；

??产生离散二进制信源，进行信道编码（汉明码），产生BPSK信号； ??加入信道噪声（高斯白噪声）； ??BPSK信号相干解调，信道解码；

??系统性能分析（信号波形、频谱，白噪声的波形、频谱，信道编解）

实现程序。

clear all; close all; clc;

max = 20;

s=randint(1,max);%长度为max的随机二进制序列 Sinput=[];

for n=1:length(s); if s(n)==0;

A=zeros(1,2000); else s(n)==1;

A=ones(1,2000); end

Sinput=[Sinput A]; end

figure(4); subplot(211); plot(Sinput); grid on

axis([0 2000*length(s) -2 2]); title('输入信号波形');

Sbianma=encode (s,7,4,'hamming');%汉明码编码后序列 a1=[]; b1=[]; f=1000;

实验五 哈夫曼编码与译码的设计与实现

一、问题描述

利用哈夫曼编码进行通信可以大大提高信道利用率，缩短信息传输时间，降低传输成本。但是，这要求在发送端通过一个编码系统对待传数据预先编码，在接收端将传来的数据进行译码（复原）。对于双工信道（即可以双向传输信息的信道），每端都需要一个完整的编/译码系统。试为这样的信息收发编写一个哈夫曼码的编/译码系统。

基本要求：

（1）接收原始数据：从终端读入字符集大小n，以及n个字符和n个权值，建立哈夫曼树，并将它存于文件nodedata.dat中。

（2）编码：利用已建好的哈夫曼树（如不在内存，则从文件nodedata.dat中读入），对文件中的正文进行编码，然后将结果存入文件code.dat中。

（3）译码：利用已建好的哈夫曼树将文件code.dat中的代码进行译码，结果存入文件textfile.txt中。

（4）打印编码规则：即字符与编码的一一对应关系。 （5）打印哈夫曼树：将已在内存中的哈夫曼树以直观的方式显示在终端上。

二、数据结构设计 1、

构造哈夫曼树时，使用静态链表作为哈夫曼树的存储。

在构造哈夫曼树时，设计一个结构体数组HuffNode保存哈夫曼树中各结点的信息，根据二叉树的性质可

实验三 Huffman编码和译码

一、需求分析

1、 用户必须先从键盘输入字符和相应字符的权值，在执行相应的操作。

2、演示程序以用户和计算机的对话方式执行，即在计算机显示“提示信息”后之后，由用户在键盘上输入演示程序中规定的运算命令；相应的输入数据和运算结果显示在其后。 3、程序执行的命令包括：

（1）输入字符和相应的权值（2）程序运行，求解字符的编码并输出运算结果。 （3）输入一个字符串，生成码流。 4、测试数据

A 0.3 B 0.2 C 0.05 D 0.05 E 0.1 F 0.3 ABFEDEFAD 二、概要设计

构造Huffman树的方法——Huffman算法根据给定的n个权值{w1,w2,??wn}，构造n棵只有根 结点的二叉树，令初始权值为wj；在森林中选取两棵根结点权值最小的树作左右子树，构造一棵新的二叉树，置新二叉树根结点权值为其左右子树根结点权值之和；在森林中删除这两棵树，同时将新得到的二叉树加入森林中重复上述两步，直到只含一棵树为止，这棵树即哈夫曼树。哈弗曼树建成后，求编码需要从叶子节点出发走一条从叶子到根的路径。译码需从走一条从根到叶子的路径。 本程序的设计思路是： 1.建立huffman编码树 2.编码指

基于VHDL的编码器和译码器的设计

摘 要： VHDL是Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的缩写，意思是超高速集成电路硬件描述语言。以MAX+plusII软件工具为开发环境，以可编程逻辑器件为实验载体，实现源代码编程和仿真功能。本设计提出了一种基于VHDL语言的编码器和译码器的实现方法。编码器与译码器是计算机电路中基本的器件，本课程设计采用VHDL设计编码和译码器。编码器由8线-3线优先编码器作为实例代表，译码器则包含3线-8线译码器和2线-4线译码器两个实例模块组成。课程设计采用硬件描述语言VHDL把电路按模块化方式进行设计，然后进行编程、时序仿真和分析等。设计的系统结构简单，使用方便，具有一定的应用价值。

关键词： VHDL；MAX+plusII；编码器；译码器

Encoder and decoder design based on VHDL

Abstract: VHDL is the Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language acronym, meaning