【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 果為： 2AD 按“誤碼”按鈕后修改經(jīng) 2/3FEC 編碼后的二進(jìn)制序列為： 101011001010101 再“譯碼”后輸出如下結(jié)果： 信道傳輸產(chǎn)生 1 位錯(cuò)碼！可糾錯(cuò)！該碼位于第 9 位，譯碼結(jié)果為： 1010101101 十六進(jìn)制結(jié)果為： 2AD ========================================================================================== 信道傳輸產(chǎn)生 2 位或 2 位以上錯(cuò)碼！超出 2/3FEC 碼糾錯(cuò)范圍，不可糾錯(cuò)！譯碼結(jié)果為：1010011101 十六進(jìn)制結(jié)果為： 29D 從以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，我們加以分析可以得到以下結(jié)論： 2/3 FEC 可以檢驗(yàn)并糾正一位錯(cuò)碼，對(duì)于兩位以上錯(cuò)碼只能檢出但無(wú)法正確譯碼 。 跳頻實(shí)驗(yàn)中用到的軟件界面如圖 2 所示，要求記錄在查詢狀態(tài)、查詢掃描狀態(tài)以及連接狀態(tài) 下，不同查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘和接入碼下產(chǎn)生的頻點(diǎn)并加以分析。 查詢狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘： 555 查詢接入碼： 147 跳頻個(gè)數(shù)： 42 36 3 5 6 8 74 76 38 40 11 13 26 28 23 25 58 60 39 41 30 32 31 33 62 64 47 49 2 4 66 68 74 36 3 5 6 8 74 76 38 40 11 圖 2 跳頻實(shí)驗(yàn)界面 查詢掃描狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘： 789 查詢接入碼： 2554 跳頻個(gè)數(shù)： 36 49 51 65 67 2 4 18 20 53 55 69 71 6 8 22 24 57 59 73 75 10 12 26 28 61 63 77 0 14 16 30 32 49 51 65 67 連接狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘： 251 查詢接入碼： 468 跳頻個(gè)數(shù)： 24 22 13 26 15 28 1 32 3 30 17 34 19 4 68 6 72 8 5 10 9 12 70 14 74 從以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，我們加以分析可以得到以下結(jié)論： 跳頻序列 具有較強(qiáng)的隨機(jī)性。且跳頻圖案由查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘、查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘、查詢接入碼、主設(shè)備時(shí)鐘、主設(shè)備地址等參數(shù)的綜合選擇有關(guān)，任一參數(shù)改變，跳頻圖案將會(huì)發(fā)生變化。 3. 數(shù)據(jù)流的加密與解密實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)流的加密與解密實(shí)驗(yàn)中用到的軟件界面如圖 3 所示，主要包括兩個(gè)部分：常規(guī)密鑰密碼體制 —— 藍(lán)牙保密技術(shù)和公開密鑰密碼體制 —— RSA。要求記錄密鑰參數(shù)、密碼流參數(shù)、明文和秘文。 圖 3 數(shù)據(jù)流的加密與解密實(shí)驗(yàn)界面 圖 4 常規(guī)密鑰體密碼制實(shí)驗(yàn) （ 1） 藍(lán)牙加密技術(shù)實(shí)驗(yàn)（常規(guī)密鑰密碼體制的加密與解密） 具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖 4 所示，其中： 密鑰： 14EFF4084601BA243E5BA4D24A771DFC 密碼流： 2AD3DCC698BEE2A58129541777C6B4D753C52BE93239605A 明文： 1233333333332115546332 密文： 2AD3DCD4AB8DD196B208414377C6B4B453C52BEA32396058 圖 5 公開密鑰密碼體 制實(shí)驗(yàn) （ 2） RSA公開密鑰密碼體制的加密與解密實(shí)驗(yàn) 具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖 5 所示，實(shí)驗(yàn)輸出結(jié)果如下： 因?yàn)? n 的二進(jìn)制形式為 1000100101111，所以將明文的二進(jìn)制形式以長(zhǎng)度為 12 進(jìn)行分組 對(duì)明文的二進(jìn)制形式進(jìn)行分組后，各個(gè)分組的十進(jìn)制形式為 (高位 低位 )： 1620 1637 1376 6 1318 562 1622 1366 1378 598 1301 1553 273 257 273 273 對(duì)各分組分別進(jìn)行加密算法 得到各分組的密文十進(jìn)制形式 (高位 低位 )： 3740 1552 1770 3377 3916 4107 450 2123 1431 2217 4283 2886 3671 1311 3671 3671 對(duì)各分組進(jìn)行解密算法 得到各分組解密明文的十進(jìn)制形式 (高位 低位 )： 1620 1637 1376 6 1318 562 1622 1366 1378 598 1301 1553 273 257 273 273 解密明文的十六進(jìn)制形式為： 654665560006526232656556562256515611111101111111 對(duì)各分組進(jìn)行解密算法 得到各分組解密明文的十進(jìn)制形式 (高位 低位 )： 1620 1637 1376 6 1318 562 1622 1366 1378 598 1301 1553 273 257 273 273 解密明文的十六進(jìn)制形式為： 654665560006526232656556562256515611111101111111 思考題 1. 接收端收到 1/3 FEC 碼后如何進(jìn)行糾錯(cuò)？ 答：接收端收到 1/3FEC 碼后（假定已同步），將碼元按三個(gè)一組進(jìn)行分組。如果三個(gè)碼元一樣則無(wú)錯(cuò)；若不一致，則判為個(gè)數(shù)為 2 的碼元。接收端收到 1/3 FEC碼后能糾正一個(gè)錯(cuò)誤。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，若收到的是（ 001）、（ 010）、（ 100），則譯為 0；當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，若收到的是（ 110）、（ 101）、（ 011），則譯為 1；若出現(xiàn)兩個(gè)時(shí)，則無(wú)法糾正。 2. 包頭的兩種差錯(cuò)控制 1/3 FEC 和 HEC，他們的先后順序如何？為什么？ 答：應(yīng)先進(jìn)行 HEC，再做 1/3FEC，這樣可減少運(yùn)算量。對(duì)包進(jìn)行 FEC 糾錯(cuò)的目的是減少重傳的次數(shù)。但在可以允許一些錯(cuò)誤的情況下，使用 FEC 會(huì)導(dǎo)致效率不必要的減小，因此對(duì)于不同的包，是否使用 FEC 是靈活的。因?yàn)榘^包含了重要的鏈路信息， 所以總是用 1/3FEC 進(jìn)行保護(hù)。 1/3 FEC 僅僅是使對(duì)每個(gè)信息位重復(fù)三次。 3. 在接收端如何對(duì) 2/3 FEC 碼進(jìn)行譯碼？ 答：將碼序列輸入到譯碼器中，通過(guò)除法電路來(lái)產(chǎn)生伴隨式得到錯(cuò)誤樣本圖樣，從而生成糾錯(cuò)信號(hào)來(lái)對(duì)每個(gè)碼元進(jìn)行糾錯(cuò)。 4. 三種跳頻序列分別有無(wú)規(guī)律可循？為什么？ 答：三種跳頻序列無(wú)規(guī)律可循。 圖 10 為跳頻序列產(chǎn)生的的原理框圖，基本上，輸入為當(dāng)前地址和本地時(shí)鐘，地址輸入由 28位構(gòu)成，時(shí)鐘輸入由 27位構(gòu)成，根據(jù)跳頻序列的不同分類，地址輸入和時(shí)鐘輸入采取不同的選擇方案。由于輸入的隨機(jī)性變化，決定了輸出為在 79 跳之間變化的一個(gè)偽隨機(jī)序列。 跳頻頻率計(jì)算方案U A P/L A PC L O C K2827 跳頻頻率 圖 10 跳頻計(jì)算框圖 5．公開密鑰密碼體制的一個(gè)重要保證是什么？ 答：公開密鑰密碼體制中，對(duì)每一用戶分配一對(duì)密鑰，其中一個(gè)是使用者本人掌握的密鑰稱為私有密鑰，它只用于解密，另一個(gè)是公開密鑰，它只用于加密，兩個(gè)密鑰必須通過(guò)算法結(jié)成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，只有通過(guò)對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解開用公開密鑰所加的密。這樣我們根本不需直接傳送密鑰，因此具有很高的安全性。所以公開密鑰密碼體制的一個(gè)重要保證是：公鑰與私鑰必須匹配，且應(yīng)該保持密鑰的安全。 實(shí)驗(yàn)二 語(yǔ)音傳輸 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本實(shí)驗(yàn)軟件主要對(duì)藍(lán)牙語(yǔ)音編碼技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)中的語(yǔ)音傳輸過(guò)程進(jìn)行了介紹，做此次試驗(yàn)的主要目的有： (1) 理解藍(lán)牙支持的三種語(yǔ)音編碼方式的異同 (2) 隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤對(duì)傳輸?shù)挠绊? (3) 理解語(yǔ)音傳輸與數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠愅?ACL 和 SCO鏈路 (4) 通過(guò)實(shí)際編程加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高實(shí)踐能力 實(shí)驗(yàn)原理 脈沖編碼調(diào)制 PCM 是把模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的一種調(diào)制方式，把連續(xù)輸入的模擬信號(hào)變換為在時(shí)域和振幅上都離散的量，然后將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼形式傳輸。通常 PCM 分為抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟。 抽樣過(guò)程為 ( ) ( ) ( )F t f t s t??,其中 ()st 為抽樣函數(shù)。語(yǔ)音信號(hào)的頻率為 – 4KHZ，由采樣定理可知，采樣頻率應(yīng)大于或等于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍，故語(yǔ)音信號(hào)的采樣頻率為 8KHZ。 量化就是把離散時(shí)間的模擬樣值信號(hào)近似地用有限個(gè)數(shù)的數(shù)值來(lái)表示。量化過(guò)程中存在一定的量化誤差， 量化誤差為實(shí)際信號(hào)與量化信號(hào)的差值。為了便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，其量化電平數(shù)一般為 2的整數(shù)次冪，有利于采用二進(jìn)制編碼表示 。 通常，量化又分為均勻量化和非均勻量化。把輸入信號(hào)的取值按等距離分割的量化為均勻量化，它用于線性 PCM調(diào)制中。非均勻量化是量化間隔隨信號(hào)抽樣值的 不同而變化的量化。采用均勻量化時(shí)，對(duì)小信號(hào)和大信號(hào)都采用相同的量化等級(jí)，因而對(duì)小信號(hào)的量化不利，引起“信號(hào) /量化噪聲”比值變小，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，改善小信號(hào)時(shí)的信號(hào)量噪比，在實(shí)際應(yīng)用中采用非均勻量化 。非均勻量化中，廣泛采用的是 A 律 或 181。律 PCM，其系統(tǒng)框圖如下圖所示： 圖 1 PCM通信框圖 PCM編碼原理 PCM編碼方法為逐次比較型 A律 13折線二進(jìn)制碼，碼位碼型為 8 位的折疊二進(jìn)制碼，碼位安排如下表所示： 表 1 碼位安排 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼 當(dāng)抽樣值為正時(shí)，極性碼 D8=1，為負(fù)時(shí)， D8=0。段落碼為抽樣值所處的區(qū)間，分為 8段，段內(nèi)碼 16等分每個(gè)段落。 連續(xù)可變斜率增量調(diào)制 連續(xù)可變斜率增量調(diào)制，其輸出比特隨波形變化而變化，用一位碼表示相鄰抽樣值的相對(duì)大小 。為了減少斜率過(guò)載，使用了語(yǔ)音壓縮技術(shù)，根據(jù)平均信號(hào)的斜率，階梯高度可以調(diào)整。 CVSD 編碼器的輸入是每秒 64K 采樣值的線性 PCM，量化級(jí)數(shù)為 162 。 CVSD 編碼擅長(zhǎng)處理丟失和被損壞的語(yǔ)音采樣，即使比特錯(cuò)誤率達(dá)到 4%，但 CVSD 編碼的語(yǔ)音還是可聽的。 圖 2 CVSD編碼示意圖 圖 3 CVSD編碼方框圖 圖 4 CVSD解碼方框圖 圖 5 累加器工作原理框圖 隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤 隨機(jī)錯(cuò)誤是指錯(cuò)誤的出現(xiàn)是隨機(jī)的，錯(cuò)誤出現(xiàn)的位置是隨機(jī)分布的，各個(gè)碼元是否發(fā)生錯(cuò)誤是互相獨(dú)立的，通常不是成片地出現(xiàn)錯(cuò)誤。它一般是由信道的加性隨機(jī)噪聲引起的。 突發(fā)錯(cuò)誤是指錯(cuò)誤的出現(xiàn)是一連串出現(xiàn)的。在一個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤持續(xù)時(shí)間內(nèi)，開頭和末尾的碼元總是錯(cuò)的，中間的某些碼元可能錯(cuò)也可能對(duì)，但錯(cuò)誤的碼元相對(duì)較多。這種情況如移動(dòng)通信中信號(hào)在某一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰落，造成一串差錯(cuò)，光盤上的一條劃痕等等。 內(nèi)部通話與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鬟^(guò)程 在藍(lán)牙主設(shè)備與從設(shè)備之間可以建立兩種不同類型的物理鏈路，分別是無(wú)連接的非實(shí)時(shí)異步鏈路和面向連接的實(shí)時(shí)同步鏈路，即 ACL（ AsynchronousConnectionLess）鏈路和SCO（ Synchronous ConnectionOriented）鏈路。 ACL鏈路中，主設(shè)備和從設(shè)備可以在任意時(shí)隙傳輸，以數(shù)據(jù)為主。在一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備之間，只能存在一條 ACL鏈路。對(duì)大多數(shù) ACL分組，為確保數(shù)據(jù)的完整和正確，使用分組重傳的機(jī)制； SCO 鏈路是指主設(shè)備和從設(shè)備在規(guī)定的時(shí)隙傳送話音等實(shí)時(shí)性強(qiáng)的信息。它使用固定間隔的保留時(shí)隙，為保證實(shí)時(shí)性， SCO鏈路上的信息不會(huì)重傳。 ，在鏈路上采用動(dòng)態(tài)復(fù)用技術(shù)傳送分組 ， GSM 網(wǎng)絡(luò)采用電路交換，每次通信占用一條專用的物理鏈路。 SCO 鏈路只在規(guī)定的時(shí)隙傳送話音，即占用固定時(shí)隙，而 A 當(dāng) 沒(méi)有 SCO 時(shí)， ACL 可以使用任何時(shí)隙，一旦有 SCO， ACL 必須讓出 SCO的固定時(shí)隙。一般情況可以認(rèn)為， ACL鏈路是分組交換， SCO鏈路是電路交換。 藍(lán)牙設(shè)備的身份切換 通常首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備 (Master)，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備稱為 (Slave)。在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如 LAP和 PSTN網(wǎng)關(guān)，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備要求作主設(shè)備，此時(shí)就需進(jìn)行身份的切換。 圖 6 藍(lán)牙設(shè)備身份切換過(guò)程 需要提及的是，協(xié)議規(guī)定建鏈完成后藍(lán)牙從設(shè)備不能再被別的設(shè)備查詢到也不能再去查詢別的藍(lán)牙設(shè)備，因此建鏈過(guò)程中的身份切換是一個(gè)很重要的功能。 實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備身份切換的功能的藍(lán)牙協(xié)議層可對(duì)應(yīng) OSI七層模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 脈沖編碼調(diào)制（線性、 A律 PCM）。 2. 連續(xù)可變斜律增量（ CVSD）調(diào)制原理。 3. 隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤的觀察分析 。 4．藍(lán)牙設(shè)備的 ACL 鏈路和 SCO 鏈路分析。 5. 藍(lán)牙設(shè)備的身份切換。 6. 藍(lán)牙設(shè)備的內(nèi)部通話與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鬟^(guò)程。 7. 編程實(shí)驗(yàn)：在 Visual C＋＋環(huán)境中， 根據(jù) A律 PCM和 CVSD 的編碼原理和實(shí)驗(yàn)中已給出的程序， 試 完成其余的程序 。 程序執(zhí)行結(jié)果與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)是否相符。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析 三種調(diào)制方式的比較 參數(shù)相同時(shí)的波形 圖 7 線性調(diào)制 圖 8 A律 PCM調(diào)制 圖 9 CVSD調(diào)制 由圖可已看出，在有突發(fā)錯(cuò)誤的情況下， CVSD調(diào)制方式的性能比 PCM的要好，而 A律PCM 調(diào)制方式比線性調(diào)制方式要好。 相同誤碼率不同頻率的波形