51359

Синдромное декодирование

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

На основе кода с проверкой на четность можно построить высокоскоростной код позволяющий исправлять однократные ошибки где проверки на четность располагаются оптимальным образом код Хэмминга. Так уравнения для формирования проверочных символов могут быть представлены в виде порождающей матрицы G а для проверок на четность в виде проверочной матрицы кода H. Ход работы В ходе данной лабораторной работы было реализовано консольное приложение которое выполняет следующие функции: 1строит порождающую и проверочную матрицы для кода...

Русский

2014-02-10

46.8 KB

33 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра вычислительных систем и сетей

Отчёт

по лабораторной работе № 2 по курсу «Теория кодирования»

«Синдромное декодирование»

Выполнила:                                                                             Кирсанова В.М.

    гр. 10-ИТ-3          

                                                                                              

          

Проверил:                                                                                        Богуш Р.П.

Полоцк. 2013

  1.  Цель работы

Изучение методов синдромного декодирования на примере кодов Хэмминга.

Теоретические сведения

Двоичное число, состоящее из 0 для каждой выполненной проверки на чётность и 1 для каждой невыполненной, называется синдромом.

На основе кода с проверкой на четность можно построить высокоскоростной код, позволяющий исправлять однократные ошибки, где проверки на четность располагаются оптимальным образом – код Хэмминга. Оптимальность достигается за счёт того, что проверки на четность рассчитываются для каждой из n позиций кодового слова и являются независимыми, т.е. никакая сумма одних проверок не совпадает с другой.

Основная идея кодов Хемминга состоит в том, что синдром даёт фактическое положение ошибки в одной из n позиций кодового слова, причём нулевой синдром означает отсутствие ошибки. Поэтому количество проверочных бит r выбирается как наименьшее целое положительное число, такое, что двоичное представление n=k+r содержит r бит.

Для описания линейных двоичных кодов удобно использовать матричные обозначения. Так, уравнения для формирования проверочных символов могут быть представлены в виде порождающей матрицы G, а для проверок на четность в  виде  проверочной  матрицы  кода  H. Тогда процедура кодирования сообщения представляет собой умножение вектора сообщения на матрицу G, а процедура вычисления синдрома для принятого сообщения эквивалентна умножению вектора закодированного сообщения  на транспонированную проверочную матрицу.

Ход работы

В ходе данной лабораторной работы было реализовано консольное приложение, которое выполняет следующие функции:

1)строит порождающую и проверочную матрицы для кода Хемминга;

2) строит порождающую и проверочную матрицы для треугольного кода;

3)кодирует сообщение с использованием порождающей матрицы;   

4)декодирует сообщение с использованием проверочной матрицы (вычисляет синдром);

5)демонстрирует разработанные процедуры кодирования и декодирования для кода Хемминга и треугольного кода;

Для хранения кодовых слов в программе используется  контейнер BitSet библиотеки STL. BitSet позволяет нам хранить битовые маски чисел, например типа int или long int, а также получать битовую маску целого числа, подсчитывать количество единичных разрядов, инвертировать значение выбранного разряда числа, выполнять побитовые операции XOR, AND и др.

Для построения проверочной матрицы для кода Хемминга реализована функция  MakeHemMatrixH(), которая по заданным размерам генерирует матрицу H. Матрица H для кода Хемминга содержит все десятичные числа из диапазона от 1 до 2r-1 в двоичном представлении. Функция MakeHemMatrixG() строит порождающую матрицу Хемминга на основе проверочной, а именно, столбцы с номером, являющимся степенью 2, содержат строки проверочной матрицы из которых выброшены элементы, расположенные в позициях с номером, являющимися степенью 2.

Для построения порождающей матрицы треугольного кода реализована функция MakeTrMatrixG(), которая по заданным размерам строит матрицу G. Проверочные символы получаются на основе уравнений проверок для треугольного кода. В качестве примера, для кода (10,6) уравнения имеют следующий вид: p1 = i1 + i2 + i3, p2 = i3 + i4 + i5, p3 = i2 + i5 + i6, p4 = i1 + i4 + i6, где p – проверочные символы, а i – информационные. Проверочная матрица для треугольного кода формируется на основании порождающей с помощью транспонирования столбцов проверок и добавлением единичной матрицы нужного размера. За формирования проверочной матрицы отвечает функция MakeTrMatrixH().

Функция кодирования Code() выполняет кодирование сообщения с помощью порождающей матрицы, при этом она является универсальной, т.к. в нее в качестве параметров передаются матрица, сообщение и нужные размеры. По такому же принципу организована и функция декодирования Decode(), которая вычисляет синдром сообщения.

Демонстрация разработанных процедур кодирования и декодирования осуществляется в функциях TestT() и TestH(). В функции TestH() показано вычисление синдромов для кода Хемминга для различных сообщений: верного (синдром равен 0) и ошибочных (синдром в десятичном представлении указывает позицию неверного разряда, в случае единичной ошибки). Функция TestT() демонстрирует вычисление синдрома для верного сообщения и для ошибочного сообщения, причем в первом случае синдром является нулевым, а во втором содержит ненулевые значения.


Пример работы программы для кода Хемминга (7,4):

Рис. 1. Результат выполнения программы

Вывод

В рамках данной лабораторной работы была реализована программа, позволяющая производить операции кодирования-декодирования сообщения кодом Хемминга и треугольным кодом с использованием порождающей и проверочной матриц. Продемонстрирована способность кодов обнаруживать и исправлять ошибки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

368. Смарт-карты известных мировых производителей 139.5 KB
  Основные сведения о смарт-картах. Чтение/запись смарт-карты через параллельный порт. Основные управляющие команды карты. Назначение областей данных. Принципиальная схема источника питания.
369. Решение вопросов теории вероятности на уроках математики 583 KB
  Выделить основные цели и задачи изучения теории вероятностей в курсе школьной математики. Изучение и анализ научной учебно-методической литературы, программ по математике для общеобразовательных учреждений. Наблюдение за деятельностью учащихся, ее анализ.
370. Проектирование усилителя низкой частоты 354.5 KB
  Расчет режима работы транзистора по постоянному и переменному току. Расчет КПД каскада для максимального входного сигнала. Расчет коэффициента гармонических искажений. Расчет элементов цепи смещения.
371. Управление производственной деятельностью станций технического обслуживания 380.5 KB
  Расчет производственной программы по количеству ТО и ТР автомобилей. Выбор метода технологического процесса на объекте проецирования. Выбор режима работы объекта и график работы автомобиля на линии. Выбор метода организации производства ТО и ТР на предприятии.
372. Раздел совместно нажитого имущества супругов 81 KB
  Раздел общего имущества по соглашению сторон. Определение долей при разделе общего имущества супругов. Имущество не подлежащее разделу. Общая собственность на имущество. Судебные дела по принудительному обмену.
373. Мировые религии и их связь с общественными институтами 242.5 KB
  Целью данной работы является раскрытие понятий религии и нравственного воспитания. На основе сформулированных понятий найти и проследить их взаимосвязь на протяжении её исторического развития.
374. Техногенные чрезвычайные ситуации 40.39 KB
  Радиационно-опасные объекты. Опасные химические вещества. Аварии на гидротехнических сооружениях. Аварии на морском и речном транспорте. Чрезвычайные ситуации на железной дороге. Опасность, возникающая во время аварий на РОО.
375. Рухова активність і здоров’я 49.5 KB
  Переконати учнів, що рух – це життя, а гіподинамія – основний чинник виникнення хронічних хвороб і скорочення життя. Сприяти формуванню вміння самостійно працювати, аналізувати, роботи висновки. Впливати на виховання потреби у здоровому способі життя.
376. Еволюція поглядів на феномен ризику 71.5 KB
  Поняття ризику та його основні причини. Феномен ризику у вітчизняній економіці. Новий етап активізації розвитку ризикології. Несвоєчасна сплата відсотків, податків та інших платежів. Можливість збитку або втрат.