實驗5 信號的檢錯與糾錯
練習一 線性塊編碼的實現與分析
實驗學時
0.5學時
實驗目的
● 掌握差錯控制的類型
● 掌握漢明距離的計算
● 掌握幾種常用的線性塊編碼
實驗環境
網絡拓撲結構一
實驗工具
虛擬通信工具
實驗任務
任務一 實例計算
任務一 實例計算
1. 計算漢明距離d（10101，11110）；
異或：01011
d=3
2. 根據實驗原理的學習，計算下表中的編碼方案的最小漢明距離。
D(00000,01011)=3
D(00000,10101)=3
D(00000,11110)=4
D(01011,10101)=4
D(01011,11110)=3
D(10101,11110)=3
Dmin=3
練習二 循環編碼的實現與分析
實驗學時
0.5學時
實驗目的
● 掌握循環冗餘校驗
● 掌握循環編碼方法及其編碼特點
實驗環境
網絡拓撲結構一
實驗工具
虛擬通信工具
實驗任務
任務一 循環編碼實現與分析
任務一 循環編碼實現與分析
本任務每臺主機爲一組。現僅以主機A所在組爲例，其它組的操作參考主機A所在組的操作。
1. 搭建仿真線路
（1）打開虛擬通信工具，新建仿真視圖；
（2）選擇隨機信號、[7，4]循環碼編碼、[7，4]循環碼譯碼、信號輸出器，連接循環碼編譯碼的仿真線路圖，如下圖所示；
2. 器件參數設置
（1）設置隨機信號的參數，輸入方式選擇隨機輸入，由用戶自行輸入待編碼的二進制數的長度，如輸入8位，輸出方式選擇字符輸出，其他參數保持默認值；
（2）爲了方便觀察結果其他器件的輸出方式均選擇字符輸出，其他參數均可保持默認值；
3. 仿真結果分析
（1）運行仿真線路，觀察分析編碼前後、解碼前後碼元序列的變化，分析[7，4]循環碼編碼和譯碼的實現過程；
（2）重新調整隨機信號的輸入位數，重新運行，對比上面的結果進行分析，驗證[7，4]循環碼編碼原理；
（3）實驗結論。
在編碼器中，數據字有k（4）位，碼字有n（7）位，在數據字的右邊加上（n-k）=（3）位，n位結果傳給生成器，生成器使用長度爲n-k+1=4的除法。這個除數是預定義並經過雙方同意的。生成器用除數除增加後的數字（模2除法）除法的商被丟棄，餘數加到數據字上生成碼字。如果校正字全0，碼字最左邊的m位被接收爲數據字（被認爲無差錯），否則，這m位被丟棄（有差錯）。
練習三 因特網校驗和的計算
實驗學時
0.5學時
實驗目的
● 掌握校驗和的概念
● 掌握因特網校驗和的計算方法
● 掌握因特網校驗和的性能
實驗環境
網絡拓撲結構一
實驗工具
因特網校驗和工具
協議分析器
實驗任務
任務一 因特網校驗和的計算
任務一 因特網校驗和的計算
各主機打開協議分析器，進入相應的網絡結構並驗證網絡拓撲的正確性，如果通過拓撲驗證，關閉協議分析器繼續進行實驗，如果沒有通過拓撲驗證，請檢查網絡連接。
本任務每兩臺主機爲一組，將主機A和B作爲一組，主機C和D作爲一組，主機E和F作爲一組。現僅以主機A和主機B所在組爲例，其它組的操作參考主機A和主機B所在組的操作。
1. 主機A和主機B建立連接。
（1）主機B模擬信息接收端，打開因特網校驗和工具，設置類型爲“接收方”，地址默認，端口設置爲6006（這裏端口號可以任意設置，但保證不被系統佔用即可）；點擊右側的“創建”按鈕，等待主機A的連接；
（2）主機A模擬信息發送端，打開因特網校驗和工具，設置類型爲“發送方”，地址爲接收端主機B的IP地址，端口設置與主機B相同，設置爲6006；
（3）主機A點擊參數後面的“連接”按鈕，建立與主機B的連接；
2. 主機A模擬信息發送端進行數據發送操作。
（1）在發送信息處，輸入要發送的信息，發送數據爲8位字符，（數字0-9或字符A-Z/a-z），例如我們這裏選擇發送Forouzan；
（2）點擊“轉換十六進制”按鈕，將輸入的待發送數據Forouzan轉換成十六進制；
（3）點擊“計算校驗和”按鈕，出現因特網校驗和演示界面，在此界面中，待發送的數據報文已經添加完成，校驗和設置爲全0；
（4）我們需要手動計算“十六位字”與“校驗和”的和，填入下面的“和（部分和）”，並將求出的進位填入最上方的“進位”處。最後一個進位會自動寫入“和（部分和）”的下一行。此時再計算出“和（部分和）”與最高進位的和，填入下面的“和”處。最後再對這個“和”求反，得出“校驗和（發送）”；
（5）計算完成後，點擊“校驗”按鈕，對其進行校驗，如果填入的數據有誤，會以紅色顯示提示，需要重新填寫，如無誤，填寫完成下面的表格，然後點擊“確定”，回到初始界面。
● 記錄實驗數據。
發送端校驗和的計算
發送端 | 數據 |
校驗和(初始值) | 0000 |
和(部分和) | CCD0 |
進位 | 0001 |
和 | CCD0 |
校驗和(發送) | 332F |
（6）在傳輸類型中選擇“正常傳輸”或者“異常傳輸”，異常傳輸是指待發送的數據將隨機改變一位，我們這裏先選擇正常傳輸，點擊“發送”，將數據發送給主機B，此處允許連續發送。
3. 主機B接收到數據後，進行操作。
（1）點擊“計算校驗和”按鈕，進入因特網校驗和演示界面，在此界面中，接收的數據已添加完成；
（2）我們需要手動計算，得出這些十六位字的和，填入下面的“和（部分和）”，並將求的進位填入最上面的“進位”處。最後一個進位會自動寫入“和（部分和）”的下一行。此時再計算出“和（部分和）”與最高進位的和，填入下面的“和”一行處。最後再對這個“和”求反，得出“校驗和（新）”；
（3）計算完成後，點擊“校驗”按鈕，對其進行校驗，如果填入的數據有誤，會以紅色顯示提示，需要重新填寫，如無誤，填寫完成下面的表格，然後點擊“確定”，回到初始界面；
● 記錄實驗數據。
接收端校驗和的計算
發送端 | 數據 |
校驗和(接收到) | 332F |
和(部分和) | FFFF |
進位 | 0001 |
和 | FFFF |
校驗和(新) | 0000 |
（4）此時的校驗和已被剛纔的數據填入，如果是0000，則後面顯示，否則顯示；
（5）在接收信息處，我們可以看到，如果接收方校驗和是0000，則顯示“校驗和的值是0，接收報文，數據爲：主機A發送的原始數據信息（該任務中顯示Forouzan）”，否則顯示“校驗和的值不是0，丟棄報文”。
4. 重新設置傳輸類型，重新進行實驗。
（1）主機A可以將剛纔設置的發送信息，選擇“異常傳輸”，點擊“發送”；
（2）主機B接收數據，並對數據進行校驗，查看校驗和是否爲全0，判斷報文傳輸是否正確，正確則接收，錯誤則丟棄；
（3）主機A和主機B完成實驗操作後，分別記錄校驗和的計算過程數據以及實驗的結果數據。
實驗記錄：
發送端校驗和計算：
發送端 | 數據 |
校驗和(初始值) | 0000 |
和(部分和) | CCD0 |
進位 | 0001 |
和 | CCD0 |
校驗和(發送) | 332F |
異常傳輸後接收端校驗和計算
發送端 | 數據 |
校驗和(接收到) | 332F |
和(部分和) | 00FF |
進位 | 1101 |
和 | 0100 |
校驗和(新) | FEFF |
實驗結果:
(1)正常傳輸，檢驗和的值爲0，接收報文，數據爲30 31 32 33 34 35 36 37。
(2)異常傳輸：檢驗和的值不爲-0，丟棄報文。
結論：
檢驗和使用較少的（16）位來檢測任何長度報文中的差錯。
發送方站點：
（1）報文被劃分爲16位字
（2）校驗和設置爲0
（3）所有字包括校驗和使用反碼運算相加
（4）求反變成校驗和
（5）數據和校驗和一起發送
接收方站點：
（1）報文被劃分爲16字
（2）用反碼加法將所有字相加
（3）對該和求反形成新的校驗和
（4）如果校驗值爲0則接收，否則丟棄報文。
