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汉明码纠错算法.pdf

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.18M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    年 月 遥 测 遥 控 具有一位纠错能 力 的 简单遥 测 系统 刘 科 祥 西 安 电子 科 技 大 学 。。 文 摘 遥 浏 立 统 总 存 在 干 扰 采 用 具 有 一 位 纠 错 能 力 的 , 汉 明 码 来 传 精 数 该 来 统 由 输 入 部 、 据 , 可 消 除 绝 大 部 分 信 道 干 扰 影 响 。 当 。 。 时 , 可 纠 正 数 据 未 集 编 码 发 送 部 、 光 电辐 合 数 据 传 输 部 、 接 收 解 码 纠 错 及 数 据 输 出 部 组 成 , 在 发 单 片 机 对 汉 明 纠 钳 编 码 算 法 作 了较 详 的 说 送 端 与接 收 端 , 均 采 用 明 , 之 后 , 介 绍 系统 的 工 作过 程 及 信 色帧 格 式 及 系统 软 件 流 程 来统 用 于 浏 试 飞 行 器 表 面 温 度 和 压 力 等 。 全 题 词 单 片 机 数 据 采 集 汉 明 纠 错 编 码 码 元 识 别 概述 在 遥 测 系 统 中 , 总 存 在 干 扰 , 使 所 传输 数 据 出 现 错 误 , 其 错误 概 率 为 而 其 中 一 位 数 据 出 错 的概 率 为 尸 一 一 ￡ , 尸 廿 一 。 一 , 其 中 为 二 元 信 息 的 转 移 错误 概 率 。 为 所 传 信息 位 数 。 因此 , 采 用 具 有 一 位 纠 错 能 力 的 , 汉 明码 来 传 输 数 据 , 就 可 以 消 除 绝 大 部 分 信 道 干 扰 的 影 响 。 当 一 时 , 可 纠 正 呱 的 传 输 错 误 本 文详 细 介 绍 了 一 种 简 单 、 实 用 、 具 有 一 位 数 字 纠错 能 力 的 遥 测 系统 。 该 系统 由信号 输 入 部 分 、 数据 采 集 及 编 码 发 送 部 分 、 光 纤 光 电藕 合 数 据 传 输 部 分 、 接 收 解 码 纠错及 数据 输 出部 分 等 四 大 部 分 组 成 。 图 为 系 统 功 能 框 图 。 模模 拟 输 入入入 数数数数数数数数 据 采 集集集集集集集集 及及及 编编编编编编编编 码 发 送送送送送送送送 电光 转 换换 光光 电转 换换换 接接接接接接接接 收 解 码码 及及 纠纠纠纠纠纠纠纠 错 输 出出 图 系统 功 能 框 图 收 稿 日期 年 月 日 修 改 稿 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
    遥 测 遥 控 第 卷 第 期 本 系 统 的 主 要 特 点 是 ①采 用 单 片机 完 成 四 路 数 据 采 集 ②对 采 集 到 的 数 据 进 行 汉 明 编 码 、 组 帧发 送 , 在 接 收 端 再 用 单 片机 解 码 、 纠 错 并 输 出 数据 ③采 用 光 纤 光 电藕 合 器 传 输 信 息 它 损 耗 少 、 重 量 轻 、 抗 电 磁 干 扰 、 也 不 需 要 很 大 的 发 送 功 率 ④在 发 送 端 与 接 收 端 均 采 用 单 片机 完 成 , 系统 组 成 简单 、 实 用 单片机简介 · 单 片机 是 核 , 公 司生 产 的八 位 单 片机 它 带有 · 省 电的 · 四 通 道 八 位 字 节 的 字 节 的 · · , 和 数据 保持 工 作 方式 转 换 器 字节 堆 栈 · 四 组 八 位 并行 输 入 输 出 口 · 全 双 工 串行 异 步 通 信 功 能 · 八 位 可 编 程 定 时 器 计 数器 · 口 能直 接驱 动 发 光 二 极 管 · 两 根 可编程 的外 部 中断 输 入 线 · 上 电复位 和 低 电压 复 位 功 能 。 所 以 , 在 系 统 的发 送 与接 收 两 端 , 各 用 一 片 要 求 。 汉 明纠错编码 算法 单 片机 就 能 完 成 主 要 的 功 能 汉 明码 是 一 个 码 距 为 一 的 线 性 码 , 它 可 以检 查 出 两 位 错 误 , 纠 正 一 位 错 误 , 适 用 于 信 道 干 扰 不 十分 严 重 的 系 统 。 汉 明编 码 设要 传输 的 , 汉 明码 为 〔 , 〔‘ , 〕其 中 〔‘ , ‘ 。 ‘ , 检 验 规 则 矩 阵 为 ‘ ‘ , ‘ 。 。 , 。 〕为 已 知有 效 数据 。 〕为 检 验 码 一 。 ,土︸ ,上,五︸ , ,上 因 为 则 俨 一 ‘ , ‘ 十 , ﹃…“ ‘ 。十 。 , , 。 ‘ ‘ ‘ , 甘一一 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
    年 月 因为 “ 所 以 遥 测 遥 控 … 这 里 的加 法 运 算等价于 逻 辑 异 或 ︸电且,孟,人‘ ,二,‘ ‘‘‘ 介自’勺 ‘‘‘ ‘ 一 ‘ 。 这 样 用 一 式 计 算 出 , 因 一 式 是 组 合 逻 辑运 算 , 为 提 高 系 统 编码 速 度 , 在 系 统 中用 可 编程 器 件 来 硬件 实 现 解码与 纠错 已知 发送 端送 出 的 汉 明码 为 , 假 设 接 收 端 收 到 的 信 息为 , 且 自 四 位 汉 明检 错 位 , 就 完 成 了 八 位 数据 的汉 明编 码 。 〔 〕 , , 二 , 二 。 。 二 。 , 几 〕为 收到 的八 位 信 息 一【 , 。 〕为 收 到 的 检 验 码 诊 信道 中的 干 扰 向量 为 。 且 , ‘ 。 。‘ 。 。 , 。 。 。 , 召 〕 , 有 错 位 ‘一 否 则 。‘ 一 ‘ 则 一 根 据 汉 明编码 规 则 , 取 为伴 随 向 量 〔 , 则 一 了 一 一 一 所 以 , 伴 随 向量 仅 与 干扰 向量 的变化 有 关 这 样 根 据 的变化 , 就 可 以得 出伴 随 向量 对 应 于错误 向量 的 一 位 错 误 代码 表 。 表 列 出伴 随 向量 对 应 的一 位 错误 向量 的关 系 因 为 , 为接 收 到 的 信 息 , 这 样 用 式 一 就 可 直 接计 算 出伴 随 向量 二,,万 田介八几由 , 一夕曰 吐‘ 这样在软件 中 , 用伴随 向量 查表 找到 错 误 向量 , 就 可用 式 一 在接收端 纠 错得 到 正 确 的发送 信 息 。 因 为式 一 是组 合逻辑运 算式 。 硬 件编 码 , 再 软件 异 或 〔 一 盆 所 以 在 接收端 先 对【 〕来 求 出伴 随 向量 ‘ 由于 有效 信息仅 为 八 位 。 所 以 在 接 收端 只 存 贮【 , ‘ 君 。 。。 , 。。 〕对 应 于【 , ’ 〕向量 表 , 就 能 完成 了八 位 有 效 数据 的 纠 错 当信 息在 传输 出 中 出现 两 位 以 上 的 错误 时 , 在接 收端 则 丢 掉 该 数据 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
    遥 测 遥 控 第 卷 第 期 表 伴 随 向 贡 对 应 的 一 位 错 误 向 童 表 一 , 令令 尸 亡 尸 , 亡 一 爪 巴 一 广 , 己 亡 一 亡 一。 尸一 亡 一 其其 它它 多 位 错 误误 注 存 储 该 表 时 , 以 为地 址 , 存 储 。 , 。 … 。。 人 位 即 可 对 接 收 到 的 有 效 信 忽 。 。 , 。 纠 错 。 系统工 作过程 及 信息帧格式 发 送 端 的 工 作过程 发 送端 示 于 图 。 在 图 中 , 单 片机 完成 四 路 数 据 采 集和 组 帧发送 汉 明编 码 器 由 器 口 送 出 , 经 光 纤 光 电 藕 合 器 到 接 件 构成 , 用 它 是 为 了 提 高 汉 明 编 码 速 度 帧 信 号 从 单 片机 收 端 光 电二 极管 的 驱 动 电流 由 口 的 八 位 同 时 提 供 , 它 们提 供 最 大脉 冲 电流 为 八 输入信号 单单单单单单 片片片片片片片片片片片 机机机机机 光 电藕 合 器器 汉汉汉汉汉汉 明 编 码 器器 图 发 送 端 原 理 图 该端 的 工 作 过 程 为 加 电 启 动 后 , 先发 送 帧 同 步 码 。。 , 再 按通道顺 序 依次 采 集数据 、 编 码 送 出 低 位 在 前 。 当 四 个 通 道 依次 采 样 发 完后 , 再循 环 发送 下 一 帧 同步 码和 数 据 编码 信 息 。 对 每帧信 息的 码 元 宽 度 由定 时 器 定 时 在 该 系统 中码 元 宽度 定 为 娜 信息发 送 帧格式 信 息发送 的 帧 格 式 如 下 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
    年 月 遥 测 遥 控 帧帧 同 步 码码码 信息 帧 同 步 码码 即每 帧包含 帧 同步 码 和 四 个信息码 其 中帧 同步码 位 , 四 个 信息码 各 位 。 每 帧 共 “ 个 码 元 , 帧周期 为 娜 · 接收端 的工作过 程 接 收端 原理 图 示 于 图 。 单 片机 用 于 码 元 识 别 、 解 码 纠 错 和 数据 输 出 汉 明编 码 与 发 送 端 相 同 , 它 是 为 了提 高 解码 纠错 速度 。 光 电转 换 管则 用 于 将 发 送 端 馈 来光 信号 转 换 成 电信号 输 入 光 电转 换 准形 电路 单单单单 片片片片片片片片片 机机机机机机机机机机机 数 据 输 出出 汉汉汉汉 明编 码 器器 图 接 收 端 原 理 图 接 收端 的 工 作 过 程 为 加 电启 动 后 , 先识别 码 元 , 找 出 帧 同 步 码 , 当 帧 同步 码 正 确 时 , 再 依 次 识 别 解 出每 个 信 息码 、 并 纠错 输 出 。 当 同 帧 同码 出错 时 , 该 帧信 息将 自动丢 失 。 码 元识别 是 利 用 码 元 的上 升 沿 触发 单 片机 外 中断 , 并 在 外 中断 服 务 程 序 中 , 设 置 定 时 器 定 时 娜 半 码 元 宽度 来 确 定 的识 别 位置 在 定 时 中断 时 , 中断 服 务 程 序 先 从 口 读 取 码 元 值 , 再 以 衅 码 元 宽度值 重 新 设 置 定时 器 , 以 确 定下 一 码 元 的识 别 位置 。 这 样 , 在 每 次 定 时 中断 时 , 不论 后 续 码 元 有 无 上 升沿 , 都 能在 码 元 的 中 间位 置 对 其识别 这 种 利 用 外 中断 校 准 内 定 时 中断 的方 法 , 可 保证 在 每个 码 元 中 间位置 对 其识别 。 同 时 也克 服 了 因 信道 干 扰 使 码 元边沿 失 真 而 引起 的误 读 这 样 也 省 去 了 复 杂 的 锁 相 电路 图 为接 收端 码 元识 别 时 序 图 启 动 一一一一 , 输中 入断 清 中 断 定 时读 码 元 图 接 收 端 一 作 时 序 图 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
    遥 侧 遥 控 第 卷 第 期 光 纤光 电 稠 合 器 光 纤 光 电藕 合器 是 一 种 由半 导 体和 光 导 纤 维 构 成 传输 器 件 本 系 统 中 采 用 了 一 光 纤 光 电藕 合 器 传输 信 息 , 它 的 发 送 电流 为 , 频带宽度 系统软件流程图 本 系统的 软 件 流 程 图 包括 采 样 编码 发 送 流 程 和 接 收 解 码 纠错 流 程 两 种 。 它 们示 于 图 和 图 启启 动动 系系统 初 始 化化 发发送 帧 同步 码码 读采 样 数据送 发送 寄存器 发送 送 编 码 器 编 码 告 读检验 码 送发 送 寄 存 器 发 送 一 一 启 动 系统初 始化 识别 码元接收 同步码 同步 码正确 吗 里 信息个数 识别 码元接收信 息码 信息码 , 一 声编码 器得 向 月函心 计算伴随 向 用 查找错误 向 纠错得 二 月拍月渝出 一 二 伪 图 未 样 编 码 发 送 流 程 图 接 收 解 码 纠 错 流 程 结束语 本 系统 用 于 测试某 飞 行 器 的表 面 温 度和 压 力 也适 用 于其 它 场 合或作为 其 它大型 设备的 部 件 。 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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