华中科技大学计算机网络实验二报告Word下载.docx

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1.2海明编码程序流程图

1.3交互界面设计

编码：

原码序列从“输入序列”编辑框输入，点击“编码”按钮在“编码序列”编辑框

内输出编码序列，对输入编码要求为二进制输入

译码：

编码序列从“输入序列”编辑框输入，点击“译码”按钮在“译码序列”编辑框

内输出译码序列，若译码错误会有响应的报错和纠错，对输入序列有不小于三位和二进

制序列的要求

1.4核心代码与注释

输入序列框callback

%做输入检测，检测是否是“0”“1”输入，否则报错

temp_str=get（handles.input,'

String'

）;

num_char=unique（temp_str）;

%unique函数获得输入字符串中不同字符的字符串

iflength（num_char）==2%如果字符串长度为2

ifnum_char

（2）=='

1'

%第二个字符不是“1”说明字符串中有其他字符

elseset（handles.input,'

'

0000'

errordlg（'

只能输入1和0'

输入错误'

end

elseiflength（num_char）==1%如果字符串长度为1，判断“1”还是“0"

否则报错

ifnum_char

（1）=='

0'

elseifnum_char

（1）=='

else

set（handles.input,'

end

else%如果字符串长度不为2，直接报错

End

编码按钮callback（编码核心）

%获取输入字符串

string'

%获取字符串长度

len_str=length（temp_str）;

%转存原码字符串长度备用

k=len_str;

%初始化需要插入的校验码的位数

r=0;

%根据海明编码的2^（r）-1）<

（k+r）要求，计算校验码位数

while（（2^（r）-1）<

（k+r））

r=r+1;

end

%把字符串数组转成0和1的数组，便于处理

fori=1:

1:

len_str

iftemp_str（i）=='

yuan（i）=1;

%原码数组为yuan

yuan（i）=0;

%把求得相应位数的校验码，用0插入原码中得到新码

j=0;

m=1;

（k+r）

ifi==2^（j）%如果该位置为2的次方，则插入校验码

xin（i）=0;

j=j+1;

xin（i）=yuan（m）;

m=m+1;

%进行海明编码

odd=0;

%用于计算每位校验码负责校验的位置的和

forj=1:

r%共有r位校验码，需要计算r次

n=1;

%初始化循环变量

i=1;

while（（n*2^（j-1）+i-1）<

=（k+r））%当没有超过数组长度时继续循环

ifi>

（2^（j-1））%如果本段的编码已经加完

%则调转到下一段，也就是隔一个2^（j-1）的段再进行累加

n=n+2;

else%累加

odd=odd+xin（n*2^（j-1）+i-1）;

i=i+1;

ifmod（odd,2）==0%判断是否为偶数

xin（2^（j-1））=0;

%若为偶数，则在对应的校验位插入0

else

xin（2^（j-1））=1;

%若为奇数，则在对应的校验为插入1

odd=0;

%编码完毕，把数组转换成字符串用于输出

ifxin（i）==1

output_str（i）='

;

set（handles.out,'

output_str）;

译码按钮callback（原理与编码基本相同）

%获得译码序列字符串

%判断输入序列长度是否满足要求，不满足报错返回

iflen_str<

3

译码最低输入位数为3位'

输入出错'

else

k=len_str;

%编码中信息码的个数

r=len_str;

%编码中校验码的个数

while（（2^（r）-1）>

=len_str）

r=r-1;

%找到校验码的个数

k=len_str-r;

fori=1:

len_str%得到所有编码数组

xin（i）=1;

%提取出信息编码数组

m=1;

j=0;

ifi==2^（j）

yuan（m）=xin（i）;

%重新偶校验，原理同编码

forj=1:

r

=（k+r））

（2^（j-1））

ifmod（odd,2）==0

check（j）=0;

%校验结果存在check数组中

check（j）=1;

%把check数组也就是校验结果转成十进制数

num_wrong=0;

num_wrong=num_wrong*2;

ifcheck（r-j+1）==1

num_wrong=num_wrong+1;

%判断校验是否正确，为0则正确

ifnum_wrong==0

form=1:

k

ifyuan（m）==1

output_str（m）='

set（handles.ym_out,'

else%否则校验错误，对应位置取反后再输出

ifxin（num_wrong）==0

xin（num_wrong）=1;

xin（num_wrong）=0;

errordlg（['

校验码第'

num2str（num_wrong）,'

位出错,对应位置取反后得到正确解码为'

output_str],'

校验出错'

1.5程序执行测试

1.5.1编码测试

①正常编码

1.5.2译码测试

①输入报错

②正常解码

③解码错误与纠正

内容2：

CRC编码

2.1CRC编码原理

在K位信息码后再拼接R位的校验码，整个编码长度为N位，因此，这种编码也叫（N，K）码。

对于一个给定的（N，K）码，可以证明存在一个最高次幂为N-K=R的多项式G（x）。

根据G（x）可以生成K位信息的校验码，而G（x）叫做这个CRC码的生成多项式。

校验码的具体生成过程为：

假设要发送的信息用多项式C（X）表示，将C（x）左移R位（可表示成C（x）*2R），这样C（x）的右边就会空出R位，这就是校验码的位置。

用C（x）*2R除以生成多项式G（x）得到的余数就是校验码。

若设码字长度为N，信息字段为K位，校验字段为R位（N=K+R），则对于CRC码集中的任一码字，存在且仅存在一个R次多项式g（x），使得V（x）=A（x）g（x）=xRm（x）+r（x）;

其中:

m（x）为K次原始的信息多项式，r（x）为R-1次校验多项式（即CRC校验和），

g（x）称为生成多项式：

g（x）=g0+g1x1+g2x2+...+g（R-1）x（R-1）+gRxR

发送方通过指定的g（x）产生CRC码字，接收方则通过该g（x）来验证收到的CRC码字。

2.2CRC编码程序流程图

2.3交互界面设计

原码序列由“输入序列”编辑框输入，生成式由“生成式子”编辑框输入，点

击“编码”按钮，在“输出序列”编辑框输出编码序列，对输入序列有二进制输入的要求，对生成式的输入除二进制输入以外，还有首位与末位不能为0的要求

译码：

编码序列由“输入序列”编辑框输入，生成式由“生成式子”编辑框输入，点

击“译码”按钮，在“输出序列”编辑框输出译码序列，对输入序列有二进制输入的要求，还有不能小于生成式的长度，否则将报错，对生成式的输入除二进制输入以外，还有首位与末位不能为0的要求

2.4核心代码与注释

len_str1=length（temp_str）;

len_str1%把原码的字符串转成数组，便于后续处理

sz（i）=1;

temp_sz（i）=1;

temp_sz（i）=0;

sz（i）=0;

temp_crc=get（handles.crc,'

len_scs=length（temp_crc）-1;

（len_scs+1）%把生成式的字符串转成数组

iftemp_crc（i）=='

scs（i）=1;

scs（i）=0;

%%把原码后面加上CRC冗余编码，位数为CRC生成式长度-1

fori=len_str1+1:

（len_str1+len_scs）

%从生成式长度位开始往后循环做类似于长除法的运算，实际为异或，注意首位为0时商0

forj=（len_scs+1）:

iftemp_sz（j-len_scs）==0

（len_scs+1）

iftemp_sz（j-len_scs-1+i）==0

temp_sz（j-len_scs-1+i）=0;

temp_sz（j-len_scs-1+i）=1;

ifscs（i）==temp_sz（j-len_scs-1+i）

%把得到的冗余码余子式加上原码后面形成编码

fori=（len_str1+1）:

sz（i）=temp_sz（i）;

%把数组转成字符串数组并输出

ifsz（i）==1

set（handles.output,'

len_str1

iflen_str1<

=len_scs

输入译码序列长度不能小于生成式序列长度'

iftemp_crc（i）=='

scs（i）=1;

else

scs（i）=0;

end

forj=（len_scs+1）:

fori=1:

iftemp_sz（j-len_scs-1+i）==0

temp_sz（j-len_scs-1+i）=0;

temp_sz（j-len_scs-1+i）=1;

end

ifscs（i）==temp_sz（j-len_scs-1+i）

temp_sz（j-len_scs-1+i）=0;

else

temp_sz（j-len_scs-1+i）=1;

end

fori=（len_str1-len_scs+1）:

sz（i）=temp_sz（i）;

（len_str1-len_scs）

set（handles.output,'

er=0;

iftemp_sz（i）==0

er=er+0;

er=er+1;

ifer>

NONE'

校验错误'

2.5程序执行测试

2.5.1编码测试

2.5.2译码测试

②正常译码

③译码报错

内容3：

思考问题

3.1CRC编码和海明编码的主要区别有哪些？

3.1.1CRC和海明的校验码的位置不同，CRC冗余码加在原码序列后面，从而形成编码序列，而海明是插在2的次方位

3.1.2CRC的冗余码位数和生成式有关，一旦生成式定下来，那么冗余码位数就确定，而海明则是与输入编码序列的位数有关，输入编码序列位数越多，海明校验码的位数越多

3.1.3CRC和海明的校验原理完全不同，CRC是基于长除法的一种余子式校验，而海明则是基于奇偶校验，而且校验码把原来的信息码分片校验

3.1.4CRC没有纠错能力，但是易于电路实现，因为异或和以为实现简单，所以广泛用于实际校验，而海明虽然具有纠错能力，但是计算比较复杂，因为需要次方运算，而且只能纠一位错，所以实用性不如前者。

3.2海明编码能纠多位错误吗？

不能，海明码能校验出两位错误，并能纠正一位错误。

3.3CRC编码的检错能力与生成多项式最高幂次数值有关系吗？

有，考虑极端情况，如果生成式只有三位，那么余数只有00，01，10，11，四种情况，

所以如果原码信息码错上多位，很有可能导致校验码出现00的情况，也就是正确的。

实验过程中遇到的问题如何解决的？

问题1：

CRC编码的输入和运算的实现

解决:

因为输入的是字符串序列，所以不能直接进行运算，而且如果转成十进制数或者二进制数也不好提却出来做位运算，最终采用数组形式，这样0和1的提取就很方便

问题2：

CRC编码在实现过程中的移位和除法问题

使用暂存的原码序列做除法，设置双层循环，外层是除法的次数，内层是生成式子

的长度，即异或运算的次数

问题3：

CRC的生成式序列需要检验，不能直接用于编码

解决：

对生成式输入序列做检测，如果首位或者末位为1，需要报错

问题4：

海明在实现过程中，对于每位校验码的计算问题

解决：

对每位校验码负责的位进行累加，使用两层循环，外层是校验码的位数，也就

是需要计算的次数，内层是以当前处理位数是否小于总长度的循环，内部做加和运算，

每次加的位数是2的对应次方位。

问题5：

海明在校验时，如何找出错误的位数

对序列先做提取校验码位数的计算，然后再对编码进行一次海明校验，把校验

结果转化成十进制数，即为错误的位数，此处注意二进制数序列转成十进制时，低位

在前高位在后

注：

实验体会综合在实验四报告中