卷积码实验.docx
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卷积码实验
天津理工大学实验报告
学院（系）名称：
计算机与通信工程学院
姓名
张彩云
学号
20135683
专业
信息与计算科学
班级
2013级1班
实验项目
卷积码的编译
课程名称
信息论
课程代码
0665066
实验时间
实验地点
7号楼219
批改意见
成绩
教师签字：
实验目的：
1、使用编程软件进行卷积码编译器的代码编写、运行、仿真等操作。
2、熟练掌握相关软件、语句。
3、理解卷积码编解码器的原理、知识
实验原理：
卷积码将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。
与分组码不同，卷积码编码后的n个码元不仅与当前段的k个信息有关，还与前面的N-1段信息有关，编码过程中互相关联的码元个数为nN。
卷积码的纠错性能随N的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降
程序编写：
#include
#include
usingnamespacestd;
classJuanjiCode{
private:
inti,j,t;
intn0,k0,r0,m;
int**h,**H,**g,**G;//实现编码所需变量
intcode;
stringInfo_str,Code_str;
inttotal_num,extra_num;
public:
voidInitializing（）;
voidTrans_h_to_H（）;
voidTrans_h_to_g（）;
voidPrint_g（）;
voidTrans_g_to_G（）;
voidPrint_G（）;//编码
voidBefore_Encoding（）;//编码前的准备
intCheck（string）;
voidEncoding（）;
};
/**********************初始化模块**********************/
voidJuanjiCode:
:
Initializing（）
{
cout<<"请输入码字长n0=";
cin>>n0;
cout<<"请输入信息元个数k0=";
cin>>k0;
cout<<"请输入关联长度m=";
cin>>m;//监督元个数
r0=n0-k0;//动态分配存储单元
h=newint*[r0];
for（i=0;ih[i]=newint[m*n0];
cout<<"请输入（"<"<for（i=0;ifor（j=0;jcin>>h[i][j];//检测，输出h
cout<<"您输入的基本监督矩阵h["<\n"<for（i=0;i{
for（j=0;j{
cout<if（（j+1）%n0==0）
cout<<"";
}
cout<}
cout<H=newint*[m*r0];
for（i=0;iH[i]=newint[m*n0];
g=newint*[m*k0];
for（i=0;ig[i]=newint[n0];
G=newint*[m*k0];
for（i=0;iG[i]=newint[m*n0];
}//由基本监督矩阵h导出一致监督矩阵H并打印输出
voidJuanjiCode:
:
Trans_h_to_H（）
{
cout<<"该卷积码对应的一致监督矩阵H["<\n"<for（t=0;t{
for（i=0;i{
for（j=0;j<（t+1）*n0;j++）
{
H[t*r0+i][j]=h[i][（m-t-1）*n0+j];
cout<if（（j+1）%n0==0）
cout<<"";
}
cout<}
cout<}
}//由基本监督矩阵h导出基本生成矩阵g并打印输出
voidJuanjiCode:
:
Trans_h_to_g（）
{
for（t=0;t{
for（i=0;i{
for（j=0;j{
if（j>=k0）
g[k0*t+i][j]=h[j-k0][t*n0+i];
else
{
if（t==m-1&&i==j）
g[k0*t+i][j]=1;
else
g[k0*t+i][j]=0;
}
}
}
}
Print_g（）;
}
voidJuanjiCode:
:
Print_g（）
{
cout<<"该卷积码对应的基本生成矩阵g["<\n"<for（i=0;i{
for（j=0;j{
cout<}
if（（i+1）%k0==0）
cout<cout<}
}//由基本生成矩阵g导出一致生成矩阵G并打印输出
voidJuanjiCode:
:
Trans_g_to_G（）
{
for（t=0;t{
for（i=0;i{
for（j=0;j{
if（i<（t+1）*k0）
G[i][t*n0+j]=g[（m-（t+1））*k0+i][j];
else
G[i][t*n0+j]=0;
}
}
}
Print_G（）;
}
voidJuanjiCode:
:
Print_G（）
{cout<<"该卷积码对应的一致生成矩阵G["<\n"<for（i=0;i{for（j=0;j{if（j
cout<<"";//为0的块不输出
else
cout<if（（j+1）%n0==0）
cout<<"";
}
if（（i+1）%k0==0）
cout<cout</**********************编码模块**********************/
//利用一致生成矩阵G及基本生成矩阵g编码
voidJuanjiCode:
:
Before_Encoding（）//编码前的准备
{
C:
intflag;
cout<<"请输入待编码的0、1信息序列：
"<cin>>Info_str;
flag=Check（Info_str）;
if（!
flag）
{
cout<<"您输入的信息序列含除0、1外的其他字符，请重新输入!
"<gotoC;
}
else
{
if（total_num{
cout<<"您输入的信息元个数不足，无法进行编码，请重新输入!
"<gotoC;
}
elseif（total_num%k0!
=0）
{
cout<<"您输入的信息序列存在冗余，无法进行编码，请重新输入!
"<gotoC;
}
}
}
intJuanjiCode:
:
Check（stringInfo_str）
{
intflag=1;
total_num=0;
for（i=0;Info_str[i]!
='\0';i++）
{
if（!
（Info_str[i]=='0'||Info_str[i]=='1'））
{
flag=0;
break;
}
total_num++;//统计输入的0、1的数目
}
returnflag;
}
voidJuanjiCode:
:
Encoding（）
{
Before_Encoding（）;
Code_str="";
//前m个码组通过一致生成矩阵G编出
for（i=0;i{
code=0;
for（j=0;j{
if（Info_str[j]=='1'）
code+=G[j][i];
else
code+=0;
}
if（code%2==0）
Code_str+='0';
else
Code_str+='1';
}//其余的码组由基本生成矩阵编出
extra_num=total_num/k0-m;
for（t=0;t{
for（i=0;i{
code=0;
for（j=（t+1）*k0;j<（m+t+1）*k0;j++）
{
if（Info_str[j]=='1'）
code+=g[j-（t+1）*k0][i];
else
code+=0;
}
if（code%2==0）
Code_str+='0';
else
Code_str+='1';
}
}//输出截短码组
cout<<"经编码后，得到如下序列：
"<for（i=0;i{
cout<if（（i+1）%n0==0）
cout<<"";
}
cout<<"..."<}
/**********************主函数**********************/
voidmain（）
{
JuanjiCodeJ_Code;
charchoice='';
intflag=0;
cout<<"\n";
while（choice!
='3'）
{C:
cout<<""<<"*************************卷积码简易编码器*************************\n";
cout<<""<<"1.初始化"<<""<<"2.编码"<<""<<"3.退出\n";
cout<<"请输入您要操作的步骤：
";
cin>>choice;
if（choice=='1'）
{
if（!
flag）{//初次执行初始化操作
flag=1;
}
J_Code.Initializing（）;
J_Code.Trans_h_to_H（）;
J_Code.Trans_h_to_g（）;
J_Code.Trans_g_to_G（）;
}
elseif（choice=='2'）
{
if（!
flag）
{
cout<<"操作错误!
请执行初始化操作后再进行本操作!
"<gotoC;
}//编码
J_Code.Encoding（）;
}
elseif（choice=='3'）
{
exit（0）;//退出
}
else//如果选了选项之外的就让用户重新选择
{
cout<<"您没有输入正确的步骤，请重新输入!
"<}
cout<}
}
运行结果：
这次的实验是实现汉明码的编码与译码，达到纠错功能。
通过信息论的课程，我基本了解了汉明码编译的原理和方法，但在编程的过程中遇到了不小的困难。
首先还是理解汉明码概念的问题，因为还存在纠错的功能，所以汉明码的编码方式和以前学的哈夫曼编码或Fano
编码比起来要复杂不少，开
始的时候理解起来有些困难。
不过通过仔细看PPT，很快就弄懂了汉明码的原理。
但是最开始编出来的程序运行的结果总是不正确，和书上的码字不一样，后来发现是在校验矩阵上出了问题，自己对矩阵方面的知识一直把握得不是很好。
经过调试，程序很快就能够正确运行了。
到现在为止，我已经学了C语言程序设计、数据结构等课程，这次的信息论与编码实验让我感觉到以前学习的东西有了用武之地，把知识和理论付诸实践才能有所提高。
在编程的过程中，我发现自己的编程能力还非常有待提高，以前C语言课程里的很多知识掌握还不牢，时常需要翻书查阅。
对信息论与编码这门课的学习还要加深，只有深刻理解了要做的事情，才能把事情做好。
以后我要更加努力，逐步解决这些问题。
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