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CRC码编码译码器的设计一．数字数据通信的优点与模拟数据通信相比较，数字数据通信具有下列优点：●数字技术比模拟技术发展更快，数字设备很容易通过集成电路来实现，并与计算机相结合，而由于超大规模集成电路技术的迅速发展，数字设备的体积与成本的下降速度大大超过模拟设备，性能价格比高；●来自声音、视频和其他数据源的各类数据均可统一为数字信号的形式，并通过数字通信系统传输；●在长距离数字通信中可以通过中继器放大和整形来保证数字信号的完整性而不累积噪音；●以数据帧为单位传输数据，并通过检错编码和重发数据帧来发现与纠正通信错误，从而有效保证通信的可靠性；●●多路光纤技术的发展大大提高了数字通信的效率。
二．差错控制编码1．概述通信系统中，信道存在的大量噪声和干扰使得经信道传输后接收到的码元波形变坏，故在接收端可能发生错误判决，造成误码（差错）。
由信道中乘性干扰引起的码间串扰，通常可以采用均衡的方法纠正；而加性干扰的影响则要通过其他途径解决。
通常，在设计数字通信系统时，首先应从合理地选择调制制度、解调方法以及发送功率等方面考虑。
若采取上述措施仍难以满足要求，则要考虑采用下述的差错控制技术了。
按加性干扰引起的错码分布规律的不同，可将差错分为三种类型：（l）随机差错：由随机噪声（如热噪声）造成的误码。
错码的出现是随机的，错码之间没有相关性，是统计独立的，错码的分布是零散的。
（2）突发差错：由脉冲噪声（如闪电等）造成的误码。
错码的出现是成串的，差错分布比较密集，也就是说，在一些短促的时间区间内会出现大量错码；差错之间有相关性。
差错的持续时间称为突发长度。
（3）混合差错：既出现随机差错又出现突发出错，而且哪一种都不能忽略不计时的差错称为混合差错。
出现上述三种差错的信道，分别称为随机信道、突发信道和混合信道。
为了降低误码率，提高数字通信的可靠性，往往要采用差错控制技术来发现可能产生的错码或发现并纠正错码。
差错控制方式常用的有以下四种：（1）检错重发方式（ARQ－Automation Repeat Request）：接收端收到发送端发出的信码后经检验，如果发现有错码，但不知道该错码的准确位置，则通过反向信道把这一判断结果告诉发送端。
数字信号的差错控制编码分析摘要：由于数字信号在传输过程中受到干扰的影响，使信号码元波形变坏，故传输到接收端后可能发生错误判决。
由信道中乘性干扰引起的码间干扰，通常可以采用均衡的办法纠正，而加性干扰的影响则要从其他途径解决。
通常，在设计数字通信系统时，首先应从合理地选择调制制度、解调方法以及发送功率等方面考虑。
若采取上述措施仍难以满足要求，贝）就要考虑采用本章所述的差错控制措施了。
关键词：数字信号；差错控制；编码中图分类号：TN911.22 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014）06-0000-01从差错控制角度看，按加性干扰引起的错码分布规律的不同，信道可以分为三类，即随机信道、突发信道和混合信道。
在随机信道中，错码的出现是随机的，且错码之间是统计独立的。
例如，由正态分布白噪声引起的错码就具有这种性质。
因此，当信道中加性干扰主要是这种噪声时，就称这种信道为随机信道。
在突发信道中，错码是成串集中出现的，也就是说，在一些短促的时间区间内会出现大量错码，而在这些短促的时间区间之间却又存在较长的无错码区间。
这种成串出现的错码称为突发错码。
产生突发错码的主要原因之一是脉冲干扰，而信道中的衰落现象也是产生突发错码的另一主要原因。
当信道中加性干扰主要是这种干扰时，便称这种信道为突发信道。
我们把既存在随机错码又存在突发错码，且哪一种都不能忽略不计的信道，称为混合信道。
对于不同类型的信道，应采用不同的差错控制技术。
差错控制方法，常用的有以下几种：（1）检错重发法接收端在收到的信码中检测出（发现）错码时，即设法通知发送端重发，直到正确收到为止。
所谓检测出错码，是指在若干接收码元中知道有一个或一些是错的，但不一定知道该错码的准确位置。
采用这种差错控制方法需要具备双向信道。
（2）前向纠错法接收端不仅能在收到的信码中发现有错码，还能够纠正错码。
对于二进制系统，如果能够确定错码的位置，就能够纠正它。
这种方法不需要反向信道（传递重发指令），也不存在由于反复重发而延误时间，实时性好。
信道编码和差错控制编码信道编码和差错控制编码是通信领域中的重要概念，它们有密切的联系，但并非完全等同。
信道编码是一种广义的概念，而差错控制编码是信道编码的一种特殊形式。
信道编码是一种提高数字信号传输可靠性的有效方法。
它的主要目的是在发送端的信息码元序列中加入一定的冗余度，以增加信号的抗干扰能力。
在接收端，利用这些冗余信息来检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
信道编码可以降低误码率，提高数字通信的可靠性。
差错控制编码是信道编码的一种特殊形式，主要目的是在发送端和接收端之间实现差错检测和纠正。
根据差错控制方式的不同，差错控制编码可以分为以下三种：1. 检错重发（ARQ）：在发送端发送能够检测错误的码，接收端收到通过信道传来的码后，根据编码规则判断收到的码序列中有无错误。
若发现错误，则通过反向信道把这一判决结果反馈给发端。
发端根据这些判决信号，把接收端认为有错误的信息再次传送，直到接收端认为正确为止。
这种方式需要具备双向信道。
2. 前向纠错（FEC）：发送端发送能够被纠错的码，接收端收到这些码后，通过纠错译码器不仅能自动发现错误，而且能够自动纠正接收码字传输中的错误。
这种方式不需要反向信道来传递重发指令，也不存在由于反复重发而带来的时延，实时性好。
纠错设备要比检错设备复杂，纠错能力越强，编译码设备就越复杂。
3. 混合纠错：信头差错校验法（HEC）是一种混合纠错方式，它结合了ARQ和FEC的优点。
在发送端，对信息码元添加一定的校验位；在接收端，首先利用校验位进行差错检测，若发现错误，则请求重发。
这种方式可以在一定程度上减少传输错误，提高通信质量。
总结一下，信道编码是一种广义的概念，包括差错控制编码在内。
差错控制编码是信道编码的一种特殊形式，主要目的是在发送端和接收端之间实现差错检测和纠正。
信道编码和差错控制编码都是为了提高通信系统的可靠性和抗干扰能力。
第3章信道编码 (2)3.1差错控制方式 (2)3.2信道编码 (3)3.2.1 差错控制编码的基本原理 (3)3.2.2 差错控制编码的分类 (4)3.2.3 差错控制编码的基本概念 (5)3.3常见的几种检错码 (7)3.3.1 奇偶校验码 (7)3.3.2 水平奇偶校验码 (8)3.3.3 水平垂直奇偶校验码 (9)3.3.4 恒比码 (9)3.3.5群计数码 (10)3.4线性分组码 (11)3.4.1 基本概念 (11)3.4.2 线性分组码的编码 (12)3.4.3 线性分组码的译码 (16)3.5循环码 (18)3.5.1 基本概念 (18)3.5.2 循环码的编码 (25)3.5.3 循环码的译码 (27)3.5.4 常见的几种循环码 (29)3.6BCH码 (30)3.7RS码 (33)3.7.1 RS码的编码 (34)3.7.2 RS码的译码 (35)3.8卷积码 (36)3.8.1 基本概念 (36)3.8.2 卷积码的图解表示 (38)3.8.3 卷积码的译码 (40)3.9几种新的编码方法 (42)3.9.1 网格编码调制（TCM） (42)3.9.2 TURBO码 (47)8.9.3LDPC码 (49)3.9.4喷泉码 (51)本章小结 (56)习题 (57)第3章信道编码在数字通信系统中，干扰会使信号产生变形，致使接收端产生误码，这将严重影响数字通信系统的可靠性。
为了提高数字通信系统的可靠性，除了可采用均衡技术来消除乘性干扰引起的码间串扰外，还可以通过对所传数字信息进行特殊的处理（即信道编码）对误码进行检错和纠错，进一步降低误码率，以满足通信的传输要求。
因此，信道编码是提高数字通信系统可靠性的有效措施之一，能提高传输质量1~2个数量级。
信道编码的目的就是通过加入冗余码来减小误码，进而提高数字通信的可靠性。
香农第二定理指出：对于一个给定的有扰信道，若该信道容量为C，则只要信道中的信息传输速率R小于C，就一定存在一种编码方式，使编码后的误码率随着码长n的增加而按指数下降到任意小的值。
实训18数据通信编码与差错控制技术【实训内容】◎网络传输速度测试◎校验码.1准备知识互联网的最吸引的人的地方在于能提供一个信息交互的平台。
而信息的载体是数据，那么信息交互的实质是数据如何在互联网的节点（设备）上进行交换；而这必须依赖于互联网上如何对数据进行编码。
这就类似于联合国开会，会议的目的是为了交换意见，类似数据交换；而面对全世界这么多不同国家的语言，必须选择一种统一的语言进行交流，这就类似于对数据进行统一编码。
.1.1通信编码1．通信的模型一个数据通信系统由三大部分组成、即信源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。
在数据通信系统中，产生和发送信息的一端叫信源，接受信息的一端叫信宿。
信源与信宿之间通过通信设备和传输介质进行通信。
2．模拟数据、数字数据模拟数据是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。
数字数据则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。
信源发出的可以是模拟数据，也可以是数字数据；而信道又可分为模拟信道和数字信道，所以两种信号在两种信道上面传输有以下4种可能的关系：①数字数据在数字信号传输。
例如：100BASE-T以太网。
②数字数据在模拟信号传输。
例如：使用ADSL MODEL上网。
③模拟数据在数字信号传输。
例如：数字电视传输系统。
④模拟数据在模拟信号传输。
例如：收音机和早期的电话传输系统。
3．数字信号编码在计算机网络中，信源和信宿发出和接受的数据，都是数字信号；而在信道的传输过程中，可以使用数字信号或者模拟信号两种表达方式，也就是上面所提到的①、②两种方式。
因此，根据通信过程中信号的表达方式不同，分为基带传输和频带传输，统称为数据通信。
1)基带传输由计算机、终端等直接发出的二进制信号的典型的矩形电脉冲信号，其频谱包含直流（零频）、低频和高频（从直流一直到无限高的频率）等多种成分。
２００９年第１２期
（总第１２３期）Ｃｈｉｎｅｓｅｈｉ－ｔｅｃｈｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ
NO.12.2009（CumulativetyNO.123）
中国高新技术企业
巡检过程结束。
建议：在恶劣环境及可预见恶劣环境下不要上井口保护架，作业人员登上保护架后，船舶不要离开，守候在周围。
六、结论
１．一种海上边际油田简易井口平台的登乘结构，包括中转平台、固定直梯及挂梯，该中转平台设置在简易井口平台上，且位于主平台下方，中转平台设有一个以上的直梯攀登口；固定直梯上端固定连接在中转平台的直梯攀登口；挂梯挂设在固定直梯的下端。
２．其结构简单合理，使用安全，维护方便，适合简易井口平台纯人工登乘方式使用。
３．该登乘结构在ＢＺ３４－３／５两油田井口保护架上成功
应用。
４．在恶劣环境或可预见恶劣环境以及黑暗条件下不要上井口保护架，携载巡检／维护人员工作船在人员登井口保护架后，必须在井口保护架下值勤。
作者简介：刘菊娥（1956－），女，海洋石油工程股份有限公司高级工程师，研究方向：海洋工程设备设施设计；吕津波（1976－），男，供职于海洋石油工程股份有限公司，研究方向：海洋工程结构舾装设计；郑向荣（1955－），女，中海石油研究中心工程师，研究方向：海洋工程质量管理；沙勇（1979－），男，中海石油研究中心博士后工作站工程师，研究方向：海洋工程结构设计。
一、差错控制编码基本原理
在数字通信中，传输信道存在一定的噪声和衰落，必然会对其上传输的信息产生误码，且产生的错误有随机错误和突发错误两种，前者是由随机噪声引起，各码元发生错误为相互独立的；而突发错误则是由突发噪声引起，错误码元成片出现。
为了检测和纠正这些错误信息需要采用差错控制编码。
差错控制编码的基本原理是：在发送端将被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多余的码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联；接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生错误，信息码元与监督码元之间的关系将受到破坏，从而发现错误乃至纠正错误。
根据差错控制编码各码组信息元和监督元的函数关系，差错控制编码可分为分组码和卷积码。
（一）分组码
分组码的构成方式是把信息序列分成每ｋ个码元一段，并由这ｋ个码元按一定规则产生ｒ个监督元，组成长度为ｎ＝ｋ＋ｒ的码字，用（ｎ，ｋ）表示。
常用的分组码种类较多，主要包括奇偶监督码、ＢＣＨ码、交错码、ＲＳ码等。
（二）卷积码
卷积码不是把信息序列分组后再进行单独地编码，而是由连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列。
卷积码通常用两个参数来描述：码率和约束长度。
码率ｋ／ｎ是在１个编码周期内进入卷积编码器的位数ｋ与卷积编码器输出的码元数ｎ的比值，约束长度ｌ表示了编码器的长度，通常把卷积码记作（ｎ，ｋ，ｌ）。
卷积码的ｋ和ｎ通常很小，特别适宜于以串行形式传输信息，延时小。
与分组码不同，卷积码中编码后的ｎ个码元不但与当前段的ｋ个信息有关，而且与前面ｋ－１段的信息有关。
二、最优差错控制编码
针对目前数字通信信道中由于噪声干扰而存在的随机错误和突发错误两种错误。
本文主要对以下三种编码方案进行研究及利用ＭＡＴＬＡＢ语言进行仿真分析，在码率趋近于１／２时，依据误码率不大于１０－６条件下，选择最优差错控制编码方案。
（一）ＢＣＨ码＋交织码方案
ＢＣＨ码是１９５９年发展起来的一种纠随机错误的线性分组编码，该码因具有纠错能力较强、编码简单、译码较易实现等优点而被广泛采用。
考虑到ＢＣＨ码只能纠正随机错误，对突发错误无能为力，而交错码则是利用纠随机错码或纠短突发错码，以交错的方法来构造码，以达到纠正突发错误或纠正长突发错误。
因此将ＢＣＨ码和交织码级联使用，具有同时纠正上述两种错误的能力。
（二）级联码（ＲＳ码＋卷积码）方案
信道编码定理指出，随着码长ｎ的增加，译码错误概率按
数字通信中最优差错控制编码方案研究
曾浩
（贵阳市061基地江南机电设计研究所，贵州贵阳550000）
摘要：随着数字通信的发展与电子计算机的广泛应用，差错控制编码日益受到人们的重视并取得迅速发展，它广泛应用于数字通信中，对保证信息传输的可靠运行起着重要作用。
文章通过对不同差错控制编码方案的研究，利用Matlab 语言对不同编码方案进行仿真，并根据仿真结果提出了最优差错控制编码方案。
关键词：差错控制；数字通信；编码方案；BCH码；卷积码；级联码
中图分类号：TN919文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）12-0005-02
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指数趋近于零。
因此，为了得到较低的误码率就必须使用长码。
但是，随着码长的增加，译码器的复杂性和计算量也相应增加。
为了解决性能与设备复杂性的矛盾，本方案采用以短码构成长码的方法，也就是级联码解决上述矛盾。
级联码主要用于干扰比较严重的组合信道中。
内码仅用来纠正少量错误，而大部分能力用来检错，指出错误位置，纠错任务由外码译码器来完成。
这样二级译码的结果，使得内外译码器比较简单，同时计算量大大低于相同参数的单级译码器。
目前在数字通信中经常利用分组码和卷积码构成级联码，特别是外码采用ＲＳ码，内码采用卷积码和维特比译码的级联码。
ＲＳ码是一种多进制ＢＣＨ码，其编码、译码过程同ＢＣＨ码一样。
维特比译码作为卷积码的译码方式在卷积编码约束长度不太长的情况下，计算速度超快，目前可达到上百Ｍｂｉｔ／ｓ，且设备简单，因此本文的第二种编码方案为ＲＳ＋卷积码。
同时在级联码中，由于要求内码误码率在左右，这对码率为１／２的卷积码较易实现，且译码器设备简单，因此卷积码的码率选为１／２，外码ＲＳ码选（２５５，２２３）。
（三）ＲＳ码＋卷积码＋交织码方案
在级联码中外码主要用于纠错，因此，外码ＲＳ码的纠错能力决定了级联码的纠错能力。
考虑到ＲＳ码（２５５，２２３）能纠正１６个随机错误以及长度不大于４４的突发错误，当信道噪声干扰使得接收到的错误信号超过上述ＲＳ码的纠错能力，整个级联码的纠错能力将降低。
因此为了提高级联码的纠错能力，可以在级联码中增加交织码，利用交织码可以将突发错误离散为随机错误的编码能力，提高级联码纠错能力。
在方案一和方案三使用的交织码，其具体编码方法是将它所取得的编码符号用列写成Ｎ行与Ｍ列的一个矩阵，在传输之前，按行从矩阵中读出这些符号。
译码时则按相反的操作，即按行写入，再按列输出。
采用如此交错方法，即可以将长度为ｌ≤Ｍ的突发错误至少被Ｎ个符号所隔离开形成单个错误。
三、仿真结果
通过采用Ｍａｔｌａｂ语言对上述三种编码方案进行仿真，仿真结果如下：
（一）ＢＣＨ＋交织码
仿真参数：输入的总信息位为１２０００ｂｉｔ；输入错误概率为０．０５２４。
仿真结果见表１：
表1
（二）ＲＳ码＋卷积码
仿真参数：输入的总信息位为１２０００ｂｉｔ；输入错误概率为０．０５２４。
仿真结果见表２：
表2
（三）ＲＳ码＋卷积码＋交织码
仿真参数：输入的总信息位为１２０００ｂｉｔ；输入错误概率为０．０５２４。
仿真结果见表３：
表3
四、结论
从三种不同编码方案仿真结果可知：ＢＣＨ＋交织码的编码方案在码率为１／２时，其误码率明显高于误码率１０－６的要求；而级联码的编码方案虽然在卷积码约束长度大于６的情况下，误码率均等于０，但是约束长度越长，译码设备的复杂性越大，其结果也不太理想；通过在级联码中增加交织码，在卷积码不同的约束长度下，其误码率均等于０且译码设备简单，因此可作为最优编码方案。
参考文献
[1]王新梅．纠错码原理与方法[M]．西安电子工业出版社，1991．
[2]邓华．MATLAB通信与仿真及应用实例详解[M]．人民邮电出版社，2004．
作者简介：曾浩（1982－），女，贵州贵阳人，贵阳市061基地江南机电设计研究所助理工程师，研究方向：制导站总体设计。
ｎｋ交织度纠错后错误比特数误码率６３３０５０１８０．００１４１２７５０１００００．００００１２７７１１００１１１０．００８７１２７８５１００３０９０．０２３９１２７９９１００４１９０．０３３０１２７１０６１００５２００．０４０９２５５１０７５０００．００００２５５１１５１７００．００００２５５１２３１７１４０．００１１２５５１４７１７１３８０．０１０８２５５１６３３０２４６０．０１９３
外编码ＲＳ内编码卷积
码
纠错后错误比特数误码率ｎｋ
２５５２２３（２，１，３）１３９０．０１１３２５５２２３（２，１，４）１１４０．００９２２５５２２３（２，１，５）８６０．００７２２５５２２３（２，１，６）００．００００２５５２２３（２，１，７）００．００００２５５２２３（２，１，８）００．００００２５５２２３（２，１，９）００．００００
外编码ＲＳ内编码卷
积码
交织度纠错后错误比特数误码率ｎｋ
２５５２２３（２，１，３）１０３００２５５２２３（２，１，４）１０３００２５５２２３（２，１，５）６０００２５５２２３（２，１，６）６０００２５５２２３（２，１，７）１０３００２５５２２３（２，１，８）６０００２５５２２３（２，１，９）６０００
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