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摘 要 通信系統(tǒng)可靠性要求系統(tǒng)可靠地傳輸消息，而信道編碼旨在解決可靠性問題。循環(huán)碼屬于線性代碼，具有嚴密的代數(shù)理論基礎，具有良好的錯誤檢測和糾正功能。循環(huán)碼編譯電路大多用移位寄存器和模2構成的線性時序網絡來完成?；倦娐泛唵?，容易實現(xiàn)，但在體積和功能擴展上受到了限制而不能發(fā)揮更大的作用。本設計充分運用單片機的軟件功能進行編碼及譯碼糾錯，可有效克服來自通信信道的干擾，保證數(shù)據(jù)通信的可靠及系統(tǒng)的穩(wěn)定，使誤碼率大幅度的降低。只要改變軟件算法，即可適用于不同微機、不同字長的需要。

關鍵詞 信道編碼；循環(huán)碼；單片機；編譯碼；可靠

前言

信息在有線或無線信道傳輸時，受外界干擾或信噪比惡化的影響，信息的傳遞容易發(fā)生錯誤，需要有效檢測出錯狀況，進行糾錯，保證信息傳輸?shù)馁|量。前向糾錯編碼技術在發(fā)送端引入冗余可以實現(xiàn)檢錯和糾錯，一種廣泛應用前向糾錯碼循環(huán)碼它是線性分組碼中最重要的一種類別碼，不光具備分組碼的線性性質，還具有自身的循環(huán)性[1]。現(xiàn)階段國內外基于循環(huán)碼編譯碼方法的研究都取得了很大的進展，例如循環(huán)碼在衛(wèi)星通信與移動通信方面中起到很重要的作用。采用單片機編程的方法可以實現(xiàn)循環(huán)碼編譯碼，成本小，通過軟件升級可以適配多種碼型。

1 循環(huán)碼編譯碼原理

1.1 循環(huán)碼特點

循環(huán)碼隸屬于線性代碼，具有嚴密的代數(shù)理論基礎，良好的錯誤檢測和糾正功能，具有如下特點[2]：循環(huán)碼具有線性碼的封閉性，意味著線性碼中的任何兩個碼組總和仍為這種碼中的一個碼組。兩個信息碼組之間的長度差一定是后一個信息碼組的權重，碼的最小距離等同于碼的最小權重。循環(huán)碼還具有循環(huán)的性質，任一碼組不管是從按左到右還是從右到左方向循環(huán)移位，仍為該碼中的一個碼組。

1.2 編碼原理

設信息元多項式表達式：

編碼步驟可以歸納如下：

⑴用信息集合m（x）乘以信息集得到，這種運算操作其實就是在信息碼后添加上（n-k）個“0”。

⑵然后將得到的除以g（x），得到商Q（x）和余式r（x）/ g（x），可得該余式分子r（x），又叫作校驗多項式，從而得到該信息碼的對應多項式表達式.

1.3 譯碼原理

由于可以通過多項式生成任意碼組T（x），使得在接收端可以將接收碼組R（x）可以用生成多項式g（x）去除。如果計算后的結果，那么在傳輸中沒有發(fā)現(xiàn)錯誤則表示收到的碼字正確；如果，則說明收到的碼字出現(xiàn)錯誤[3]，可得循環(huán)碼的譯碼方法為：將接收的碼字R（x）用生成多項式g（x）去除，如果r（x）為0則無錯；若不為0否則有錯，如果有錯，則查表。

2 循環(huán)碼編譯碼器系統(tǒng)硬件設計

循環(huán)碼編譯碼器系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)，外圍電路包括按鍵輸入，液晶顯示組成。將原始數(shù)據(jù)輸入到單片機內，通過按鍵將產生的循環(huán)碼還原成原始數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)譯碼的功能，在譯碼過程中也有糾正的功能，若不慎出現(xiàn)錯碼，將其糾正還原成原來的數(shù)據(jù)。

3 軟件及仿真設計

運用C語言程序實現(xiàn)信息碼的（7，4）循環(huán)碼的編譯碼，先初始化輸入信號碼源，對其進行編碼，看編碼后的結果是否有錯碼，如果有，則先進行糾錯碼，沒有則直接進行譯碼環(huán)節(jié)，將譯碼的結果通過1602顯示屏顯示出來，最終顯示出循環(huán)碼的生成矩陣的功能。

4 Protues實驗結果

4.1 測試方案

編碼：在矩陣鍵盤上輸入4位0和1組成的信號碼，由單片機編碼過程生成循環(huán)碼，顯示在1602顯示屏。

譯碼：編碼后的信息進行譯碼，將其解碼后的信號碼源也顯示在液晶顯示屏上，若和原始碼源相同，則譯碼功能實現(xiàn)，將編碼后的循環(huán)碼進行錯1、 2、 3位的操作，通過按鍵輸入，觀察其譯碼后的結果。

4.2 系統(tǒng)設計硬件仿真

編碼：當輸入信息碼為1100時，編碼后的循環(huán)碼為1100101，

譯碼：（1）當輸入信息碼為1100101時，譯碼出的碼字為1100101

（2）隨機錯一位，如輸入1000101，譯碼也為1100101

（3）隨機錯兩位，如輸入1010101，譯碼出的結果為1010001，錯兩個超過了循環(huán)碼的糾錯能力，譯碼結果和原始信息碼的譯碼結果不同，其譯碼結果如圖1所示：

5 結束語

本文基于Protues仿真平臺，以（7，4）循環(huán)碼為例按前述的原理實現(xiàn)編碼、錯誤譯碼和錯誤檢測的全功能。本次設計運用單片機的特點對信息碼進行編譯碼及糾錯，確保通信信息傳輸?shù)目煽啃砸约皞鬏斚到y(tǒng)的穩(wěn)定性，這樣能降低錯誤碼出現(xiàn)的情況，確保編譯碼的正確性，能夠很好地改善通信質量的問題。

參考文獻

[1] 樊昌信，曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012：340-346.

[2] 劉曉麗.循環(huán)碼編碼及譯碼的分析研究[J].科學與財富，2012， （5）：32-40.

[3] 廖海紅.通信系統(tǒng)中的CRC算法的研究和工程實現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學，2006.