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第八章习题解答


令 S1S2S3S4=0000 ,可解得监督码元和信息码元之间的关系:
a3 = +a8 + a9 + a10 + a11 + a12 + a13 + a14 a2 = +a5 + a6 + a7 + a11 + a12 + a13 + a14 a1 = +a4 + a6 + a7 + a9 + a10 + a13 + a14 a0 = +a4 + a5 + a7 + a8 + a10 + a12 + a14
中的校正子,则可假设校正子 S1、S2、S3、S4 的值与错码位置的对应关系如下:
S1 S2 S3 S4 0001 0010 0100
错码位置 a0 a1 a2
S1 S2 S3 S4 1001 1010 1011
错码位置 a8 a9 a10
1
1000
a3
0011
a4
0101
a5
0110
a6
0111
a11 a12 a13 a14 无错码
8-5.已知(7,3)码的生成矩阵为
⎡1001110 ⎤ G = ⎢⎢0100111⎥⎥
⎢⎣0011101⎥⎦
(1) 列出该码的所有码字; (2) 求出此码的监督矩阵 H; (3) 计算当接收码字为(1101101)时的校正子,并判断该码字是否正确? (4) 这种码的检、纠错能力如何?
解发送信息序列。 解: 8-10.一个(63,36)BCH 码可以纠正 5 个 错 误 ,(7,4)码的 9 个分组可以纠正 9 个
错误,两种码具有相同的编码效率。 (1)( 7,4)码能纠正更多的错误,它是否更强大?请解释。 (2)比较 63bit 中随机出现 5 个错误时两种码的性能。
实践项目
1.请查阅有关资料,找出有哪些差错控制编码?并把这些控制编码归类,说明各自的 检、纠错能力,编码效率以及应用场合,最后总结成一篇小论文。
2.在数据通信和计算机网络中,CCITT 推荐在高级数据链路控制规程 HDLC 中的帧校
验序列 FCS 中,使用 CCITT-16 的 CRC 码,其生成多项式 g(x) = x16 + x15 + x5 +1 ,请(1)
设计出 CRC 编码的硬件线路图,并做成实物,加以验证;(2)用单片机汇编语言或 C 语言 编程实现,并用单片机仿真器进行调试;(3)用 VHDL 语言加以实现,并在相应的 FPGA 芯片上进行仿真、调试以及硬件下载。如果实验条件受限,可以选择其中之一来做。
(3)校正子
S
=
BH T
=
(1101101)
⎢⎢1000
⎥ ⎥
= [0100] , ST
正好是
H
中的第五列,因此错
⎢0100⎥
⎢⎥ ⎢0010⎥
⎢⎣0001⎥⎦
误图样 E = [0000100] ,因此该码字不正确,并且可以纠正为[1101001]
8-6.已 知( 7,4)循环码的全部码字为 0000000 0001011 0010110 0011101 0100111 0101100 0110001 0111010 1000101 1001110 1010011 1011000 1100010 1101001 1110100 1111111,请写
出该码的生成多项式 g(x) 、生成矩阵多项式 G(x) 和生成矩阵 G ,并将 G 化成典型阵。
解:生成多项式 g(x) 是一个常数项为 1 的 n − k 次多项式,而且是 xn +1 的一个因子, 而 且 是 循 环 码 中 的 一 个 码 字 , 此 题 中 , n=7 , k=4 , x7 +1 = (x +1)(x3 + x +1)(x3 + x2 +1) ,这样可以从循环码中找到 g(x) = x3 + x +1;
a7
1100 1101 1110 1111 0000
根据 S1、S2、S3、S4 的值与错码位置的对应关系,可得到
S1 = a3 + a8 + a9 + a10 + a11 + a12 + a13 + a14 S2 = a2 + a5 + a6 + a7 + a11 + a12 + a13 + a14 S3 = a1 + a4 + a6 + a7 + a9 + a10 + a13 + a14 S4 = a0 + a4 + a5 + a7 + a8 + a10 + a12 + a14
译成什么码字? (4) 此码能纠正几位码元的错误? 解 :( 1)分别对(11100),( 01001),( 10010)和(00111)两两求码距,可以得到码距 只有 3 和 4,因此最小码距 dmin=3; (2)此码的编码效率η=2/5=0.4 (3)根据码距与纠错能力的关系可知,可以纠正一位错,因此根据最大似然准则译码, (10000),( 01100)和(00101)可分别译成(10010),( 11100)和(00111) (5) 根据码距与纠错能力的关系可知,能纠 1 位错。
8-4.假定汉明码的码长 n 为 15,请问其监督位 r 应为多少?编码效率为多少?并写出 监督码元与信息码元之间的关系。
解:码长 n 和监督码元个数 r 之间的关系式为 n = 2r −1 = 15 ,因此 r = 4 ;编码效率 η = k = n − r = 11
n n 15 因为监督位 r = 4 ,所以有 4 个监督关系式。现用 S1、S2、S3、S4 表示 4 个监督关系式
⎢0010110⎥ ⎢⎣0001011⎥⎦
,将
G
⎡1000101 ⎤
化成典型阵,进行以下步骤:(a)将 G 的③行+④加到第①行,变成 ⎢⎢0101100⎥⎥ ,( b) ⎢0010110⎥ ⎢⎣0001011⎥⎦
⎡1000101 ⎤
在此基础上再将④行加到第②行,得到
G典型
=
⎢⎢0100111⎥⎥ ⎢0010110⎥
⎡101⎤
⎡1011000⎤
Q
=
⎡111011⎥⎥ ,因此监督矩阵 ⎢110⎥
H 为: H
= [P, Ir ] =
⎢⎢1110100⎥⎥ ⎢1100010⎥
⎢⎣1101⎥⎦
⎢⎣011⎥⎦
⎢⎣0110001⎥⎦
2
⎡1110 ⎤
⎢⎢0111⎥⎥
⎢1101 ⎥
水平偶校验、二维偶校验,假定从低位开始发送请分别求出传输 DEF 时的发送序列。
表 8-2 D、E、F 的 ASCII 码表示
b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
D
1000100
E
1000101
F
1000110
解:水平偶校验:传输 DEF 时的发送序列为 00100010 10100011 01100011;
3.请用 FPGA 来实现(2,1,3)卷积码编码器,要求在相应的 FPGA 芯片上进行仿 真、调试以及硬件下载。
4
习题
8-1.若二维奇偶校验码中的码元错误位置发生情况如图题 1 所示,请问能否将这些错 误检测出来?
解:不能检测出这些错误。因为在二维奇偶校验码中,只有当每行或每列中有奇数个错 误时,才能检测出来。而图中所示的行和列恰好都有偶数个错误,故检测不出来。
8-2.在题表 8-2 中给出了字母 D、E、F 的 7 比特 ASCII 码表示,假定分别用偶校验、
则 T (x) = xn−k m(x) + r(x) = x14 + x12 + x10 + x7 + x5 + x
8-8 . 已 知 ( 2 , 1 , 3 ) 卷 积 码 编 码 器 的 输 出 与 信 息 m1 , m2 和 m3 的 关 系 为
y1 = m1 + m2 , y2 = m2 + m3 。
⎢⎣0001011⎥⎦
8-7.( 15,5)循环码的生成多项式如下: g(x) = 1+ x + x2 + x5 + x8 + x10 。
(1) 画出该码的编码器框图;
(2) 求出消息 m(x) = 1+ x2 + x4 的码多项式。
解 :(1) 略 ;( 2)T (x) = xn−k m(x) + r(x)
(1) 请画出编码器电路; (2) 请画出卷积码的码树图、状态图和网格图; (3) 当信息序列为 1011 时,求它的输出码序列。 解 :( 3)11010010
8-9 . 已 知 ( 2 , 1 , 3 ) 卷 积 码 编 码 器 的 输 出 与 信 息 m1 , m2 和 m3 的 关 系 为
y1 = m1 + m2 , y2 = m1 + m2 + m3 ,当接收码序列为 1000100000 时,试用维特比译码法求
解 :( 1 ) 已 知 n = 7 , k = 3 , 所 以 r = 4 , 因 此 该 码 组 的 许 用 码 字
A = (a6, a5, a4) • G ,列出所有许用码字如下:0000000,0011101,0100111,0111010,
1001110,1010011,1101001,1110100; (2)已知生成矩阵 G 为典型阵,有
⎡x3g(x)⎤ ⎡x6 + x4 + x3 ⎤
⎡1011000 ⎤
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