第11章 差错控制编码要点

其中，（1）,（2）两种方法均在接收端识别有无错码， 这是由发送端的信道编码器在信息码元序列中增加一些监 督码元来实现的。
（1）差错控制编码——在信息码元序列中加入“监督码元”。
（2）监督码元： 为了在接收端识别有无错码，通常在发送端需要在信息
码元序列中增加一些差错控制码元，它们称为监督码元。
2020/9/28
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3、差错图型/图样（Error Pattern）
发的码组： S 收的码组： R
差错码组： E
E S R(mod 2) S R
例如：
S： 0 0 1 0 0 R： 1 1 0 0 0 E： 1 1 1 0 0
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E的位为“1”，则该位有错； E的位为“0”，则该位无错；
系统是工作在半双工状态，时间没有得到充分利用， 传输效率较低。
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② 拉后ARQ系统
重发码组
重发码组
发送数据 1 2 3 4 5 6 7 5 6 7 8 9 10 11 9 10 11 12
接收数据 1
ACK1
NAK5
2345675
有错码组
ACK5
NAK9
ACK9
6 7 8 9 1100 1111 9 10 11 12
（3）反馈校验法（HEC） 接收端将收到的信码原封不动地转发给发送端，并与
原发送信码相比较，如果有错，发送端重发。
需要双向信道。
因为每一组信码都传输2次，所以传输效率很低。
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5、差错控制编码：常称为纠错编码 （1）前向纠错法（FEC）
差错控制技术的种类 （2）检错重发法（ARQ） （3）反馈校验法（HEC）
对语音信号：对纠错要求不高； 对数据信号：对纠错要求特别高；
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1、信道分类：
按加性干扰引起错误分布规律不同分
源自文库
信道分类
随机信道：错码的出现是随机的 突发信道：错码是成串集中出现的 混合信道：既存在随机错码又存在突发错码
2、差错类型： 随机错码：比较平缓，比较均匀 突发错码：突发性、大面积的差错（受外界突发性的影响）
① 监督码元较少即能使误码率降到很低，即码率较高； ② 检错的计算复杂度较低，成本降低； ③ 检错用的编码方法和加性干扰的统计特性基本无关，能适 应不同特性的信道。
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3）ARQ的主要缺点： ① 需要双向信道来重发，不能用于单向信道，也不能 用于一点到多点的通信系统。 ② 因为重发而使ARQ系统的传输效率降低。 ③ 在信道干扰严重时，可能发生因不断反复重发而造 成事实上的通信中断。 ④ 不适合要求实时通信的场合，例如电话通信。
（3）多余度：监督码元数(n-k) 和总码元数 n 之比：
(n k) n
例如，若编码序列中平均每两个信息码元就添加 一个监督码元，则这种编码的多余度为1/3。
一般地，增加的监督码元越多（多余度越大）， 检（纠）错能力就越强。
有错码组
发送端连续发送数据组，接收端对于每个接收到的数据 组都发回确认(ACK)或否认(NAK)答复。 例如，图中第5组接收数据有误，则在发送端收到第5组 接收的否认答复后，从第5组开始重发数据组。
在这种系统中需要对发送的数据组和答复进行编号， 以便识别。显然，这种系统需要双工信道。
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纠错设备比检错设备复杂。
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（2）检错重发法（ARQ）
——Automatic Repeat Quest（自动重发请求）
接收端在收到的信码中检测出错码时，即通知发送端重 发，直到正确接收到为止。
需要双向信道，不能传实时信号（不适合音频、视频，只 适合传数据） ；对性能要求高的数据传输用此类方法。
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编码器和 缓冲存储器
双
信
向
解码器
输出缓冲
存储器
信
源
信
宿
重发控制
道
正确时输出
指令产生器
错误时删除
接收端仅当解码器认为接收信息码元正确时，才将 信息码元送给收信者，否则在输出缓冲存储器中删除 接收码元。 当解码器未发现错码时，经过反向信道发出不需重 发指令。发送端收到此指令后，即继续发送后一码组， 发送端的缓冲存储器中的内容也随之更新。
4、差错控制技术的种类
前向纠错法（FEC） 检错重发法（ARQ） 反馈校验法（HEC） 检错删除
（1）前向纠错法（FEC）——Forward Error Correction 接收端不仅能在收到信码中发现错误（检错），还能
纠正错码（纠错），对码要求有纠错功能，即用纠错码， 对码要求高。
不需要反向信道，适用于实时传输；
框图：
编码器和 缓冲存储器
双
信
向
源
信
解码器
输出缓冲 存储器
信
宿
重发控制
道
指令产生器
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编码器和 缓冲存储器
双
信
向
源
信
解码器
输出缓冲 存储器
信
宿
重发控制
道
指令产生器
在发送端，输入的信息码元在编码器中被分组编码 （加入监督码元）后，除了立即发送外，还暂存于缓冲 存储器中。 若接收端解码器检出错码，则由解码器控制产生一个 重发指令。 此指令经过反向信道送到发送端。由发送端重发控制 器控制缓冲存储器重发一次。
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1）3种ARQ（检错重发法）系统 ① 停止等待ARQ系统
发送码组
1
2
3
3
4
5
5
6
ACK
ACK
NAK
ACK
ACK
NAK
ACK t
1
2
3
3
4
5
5
接收码组
有错码组
有错码组
t
每发送一组数据后发送端等待接收端的确认(ACK)答复， 然后再发送下一组数据。 当接收数据有误，接收端发回一个否认(NAK)答复，这时， 发送端将重发该组数据。
③ 选择重发ARQ系统
发送数据 1 2 3 4 5 6
重发码组
重发码组
7 5 8 9 10 11 9 12 13 14
接收数据 1
ACK1
NAK5
2345675
有错码组
ACK5 NAK9
ACK9
8 9 10 11 9 12 13 14
有错码组
它只重发出错的数据组，因此进一步提高了传输效率。
2）ARQ的主要优点：——和前向纠错方法相比
通信原理
第11章 差错控制编码
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11.1 概述
数字信号在传输过程中受到干扰，使信号码元 波形变形，所以传输到接收端可能发生错误判决。
乘性干扰 ——均衡的方法解决
信号
加性干扰 ——合理选择调制、解调； 发送功率；差错控制
纠错码的目的：克服随机差错，牺牲一部分带宽，换取
信噪比的提高，获得误码率的降低。