Hamming汉明码课程设计

目录第一章数字通信中的编码原理....................................................................................................41.1数字通信系统的组成.............................................................................................................41.2编码信道模型...............................................................................................................51.3信道编码概述.........................................................................................................................7第二章线性分组码....................................................................................................................92.1线性分组码的基本概念...........................................................................................................92.2线性码的编码和译码...............................................................................................................92.2.1线性码的编码..............................................................................................................102.2.2线性码的译码.............................................................................................................112.3Hamming（汉明）码...............................................................................................................12第三章Hamming码的编程实现.........................................................................................143.1VC++6.0开发环境..................................................................................................................143.2Hamming码编译码器的设计..................................................................................................153.3编译结果.................................................................................................................................17摘要在通信系统中，要提高信息传输的有效性，我们将信源的输出经过信源编码用较少的符号来表达信源消息，这些符号的冗余度很小，效率很高，但对噪声干扰的抵抗能力很弱。为了提高信息传输的准确性，我们引进了差错控制技术。而该技术采用可靠的，有效的信道编码方法来实现的。纠错码是一种差错控制技术，目前已广泛应用于各种通信系统和计算机系统中，纠错编码主要用于数字系统的差错控制，对于保证通信、存储、媒体播放和信息转移等数字传递过程的质量有着重要意义，是通信、信息类科知识结构中不可缺少的一部分。本文系统地介绍了纠错码在数字系统中的应用和发展，以及纠错码的基本原理和含义,常用纠错码的简介和分类,同时也介绍了Vc++6.0的基本知识，以及如何应用Vc++实现hamming码编码器和译码器。关键字：通信系统、信道编码、线性分组码、Hamming码AbstractInthecommunicationssystem,toenhancetheeffectivenessofinformationtransmission,wewillsourcetheoutputaftersourcecodingwithfewersymbolstoexpressthesourceofthenewsletter,theredundancyofthesesymbolsisverysmall,veryefficient,butthenoiseweakresistancetointerference.Inordertoimprovetheaccuracyofinformationtransmission,weintroduceerrorcontroltechniques.Thetechnologyusesareliableandeffectivemethodofchannelcodingtoachieve.Error-correctingcodeisanerrorcontroltechniqueshavebeenwidelyusedinvariouscommunicationssystemsandcomputersystems,mainlyusedforerror-correctingcodingerrorsindigitalcontrolsystems,toensurecommunication,storage,mediaplayersanddigitaltransmissionofinformationtransferthequalityoftheprocessofgreatsignificance,isthecommunications,information-typeknowledgestructureofsubjectsanindispensablepart.Thisarticleintroducesasystematicerror-correctingcodesindigitalsystemsintheuseanddevelopment,aswellasthebasicprinciplesoferror-correctingcodesandmeaningofcommonlyusederror-correctingcodesandclassifiedbriefings,aswellasVc++6.0,introducedthebasicknowledge,andhowVc++toachievetheapplicationofhammingcodeencoderanddecoder.Keywords:communicationsystem,channelcoding,linearblockcodes,Hammingcode干扰第一章数字通信中的编码原理1.1数字通信系统的组成通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和，包括信息源、发送设备、传输介质、信息接收者和接收设备。数字通信系统传输的数据是数字化了的信息。简化的系统模型，如图1所示。图1简化的通信系统模型信息源中，模拟信息源（如模拟式电话机、电视摄像机）输出的是幅度连续变化的信号，离散信息源（如计算机）输出的是离散的符号序列或文字。通过采样和量化可以将模拟信息变换为离散信息。发送设备的基本功能是使不同种类和速率的信息源与传输媒介相匹配，通常是将信息源产生的信息经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输介质。编码包括信源编码与信道编码两部分。信源编码把连续消息变换为数字信号，信道编码则使数字信号与传输介质匹配，提高传输的可靠性和有效性。调制是多种变换方式中最常见的一种。发送设备还包括为达到某些特殊要求所进行的各种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等。传输介质是发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。例如：电磁波、红外线等无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等有线传输介质。传输过程中必然会引入热噪声、衰减、脉冲等干扰。介质的固有特性和干扰特性直接关系到编码方式的选取。接收设备的基本功能是完成对发送的反变换（解调、译码、解密等），从带有信源信道信宿纠错码编码器纠错码译码器MCRM’干扰的信号中恢复出正确的原始信息；对于多路复用信号还包括解除多路复用和实现正确分路（或称输出扫描）。双向通信要求通信双方都有发送设备和接收设备，如果两个方向共用一个传输媒介，则必须采用分频或分时的办法。信息的传输系统和交换系统组成完整的通信系统，直至构成复杂的通信网络。1.2编码信道模型1、调制信道的模型在通信中，我们所关心的是已调信号经过信道后的结果，而不关心调制信道包括了什么样的转换器，也不管选用了什么样的传输媒质，以及发生了怎样的传输过程。也就是说，只关心调制信道的输入与输出。因此，可以用一个二端对网络表示调制信道。这个二端对网络包括了发，收转换器及传输媒质，然而，它具有什么性质呢？应注意，它相当于一个线性时变网络，如图2所示。图2调制信道模型其输入与输出的关系：0e)()()()()]([)(tntetktnteftii式中：n(t)是信道内噪声，加性干扰。k(t)是乘性干扰(与ei(t)呈现非线性关系)。也可用多端对网络表示调制信道，如图3所示。时变线性网络图3调制信道模型恒参信道的定义：如果k(t)不随时间t变化或基本不变化,则称恒参信道;随参信道的定义：如果k(t)是随机快变化的,则称信道为随参信道。二、编码信道的模型由于编码信道传输的是编码后的数字信号，所以我们关心的是数字信号经信道传输后的差错情况，即误码特性，所以编码信道的模型用数字转移概率来表示。1.无记忆信道:(信道内只存在起伏噪声)特点：任意一个码元的差错与前后码元的差错不发生任何依赖关系。对于二进制码，模型如图4所示。图4二进制编码信道模型当P(1/0)＝P(0/1)＝1/2时，信道称为二元对称信道(BSC)。2.有记忆信道:(信道内除起伏噪声外,还存在衰落效应等)。特点：信号的传输与前后码元有依赖关系,需用马尔科夫链描述。1.3信道编码概述数字信号在传输中往往由于各种原因，使得在传送的数据流中产生误码，从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。所以通过信道编码这一环节，对数码流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，可极大地避免码流传送中误码的发生。误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。信道编码理论是指通过信道编码器和译码器实现的用于提高信道可靠性的理论和方法，是信息论的内容之一。提高数据传输效率，降低误码率是信道编码的任务。信道编码的本质是增加通信的可靠性。但信道编码会使有用的信息数据传输减少，信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的，这就是我们常常说的开销。这就好象我们运送一批玻璃杯一样，为了保证运送途中不出现打烂玻璃杯的情况，我们通常都用一些泡沫或海棉等物将玻璃杯包装起来，这种包装