现代铁路远程控制系统远动系统技术基础22

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2.3 差错控制与电码结构
2.3.1 差错控制
发
收
可以纠正错误的码
FEC
1．前向纠错（FEC） ：前向纠错方式FEC（Forward Error Correction）是 在发送端将数据信息按一定的规则附加余码元，组成纠错码。
发
收
能发现错误的码
ARQ
2．自动回询重传（ARQ）：这种方式又可称为检错重传、判决反馈或反馈纠 错，记作ARQ（Automatic Repeat Request）。
信息码
同步码
前导码
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电码结构
2.3 差错控制与电码结构
2.3.2 电码结构
前导码放在整个电码的前部，它没有任何具体的含义，由“1”和“0” 信号交替或是全“1”、全“0”等组成。它是为了在接收端建立起位同步 信号和克服滤波器建立时间的影响而编成的码组，其码元数目根据位同 步和滤波器建立的时间而定。
随机错误即数据系列中前后码元之间是否发生错误彼此 无关，产生这些错误的信道称之为无记忆信道或随机信道。
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2.3 差错控制与电码结构
2.3.1 差错控制 突发错误即一个错误的出现往往影响后面数据的错误，
错误之间有相关性，发生这种突发错误的信道称之为记忆信 道或突发信道。
由于实际信道的复杂性，所呈现出的错误往往不是单纯 的一种，而是随机和突发错误并存，只不过有的信道以某种 错误为主罢了。
数据信息
IRQ
4．信息反馈（IRQ）：也就是信息重传请求IRQ（Information Repeat Request），将接收到的数据原封不动地通过反馈信道送回到发送端。
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2.3 差错控制与电码结构
2.3.2 电码结构 远动系统实际是数据传输系统与自动控制系统的结合，其
信息的传输是靠电码来完成的。因此，远动技术中一个非常 重要的内容就是研究电码，也就是电码结构。
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2.3 差错控制与电码结构
2.3.2 电码结构 常用的检错码有奇偶监督码、行列监督码、群计数码、恒
比码等。常用的线性分组码主要有汉明码、循环码。
汉明码是一种高效率的纠单个错误的线性分组码。
循环码是一种重要的线性分组码。这种码的编码和解码设 备都不太复杂，且有较强的检（纠）错能力。循环码具有循 环性，即码中任一码组循环一位以后，仍为该码中的一个码 组。
2.3.2 电码结构 • 差错控制编码分类：
根据编码方式和不同的衡量标准，差错控制编码有多种 形式和类别，主要有以下几种分类 ：
➢ 根据编码功能可分为：检错码（只完成检错功能）、纠错码 （只完成纠错功能）和纠删码（既可检错也可纠错）。
➢ 根据信息码元和附加的监督码之间的检验关系可以分为线性 码（监督码元是信息码元的线性组合）和非线性码（两者不 存在线性关系）。
2.3.1 差错控制 为了克服通信系统中差错的有害影响，除了要选择适当
的码型外，还必须从整体出发，考虑如何控制这些差错。 在数据传输系统中，差错控制方式主要有四种：
➢前向纠错方式（FEC） ➢检错重发方式也称自动回询重传方式（ARQ） ➢混合纠错方式（HEC） ➢反馈重发方式即信息反馈方式（IRQ）
为实现这种相关性，在发送端用信道编码器在信息元后
面增加一些码元，叫监督（或校验）码元。信道编码器就是
抗干扰编码器。不同的差错控制编码方法有不同的检错、纠
错能力。常见的检纠错码有奇偶校验码、水平一致监督码、
水平垂直一致监督码、群计数码、等比码、线性分组码等。
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2.3 差错控制与电码结构
2.3 差错控制与电码结构
2.3.1 差错控制 远动系统要完成各种数字信号的远距离传输。为保证各
种命令的正确执行和各种表示信息的准确无误，我们要求数 字信息的传输系统都达到无误传输。但是，数据在信道中传 输不可避免地要受到各种干扰，从而造成传输差错。
不论何种干扰引起的错误，不外乎两种形式：一是随机 错误，另一种是突发错误。
同步码是为了建立群同步而设立的码组，利用它提供准确的时间标准 实现群同步。码组长度和采用的类型可任意选择。
信息码是电码的核心部分，直接反映电码所要代表的含义。一般它又 可分为地址码、状态码和信息码三部分。
校正码（差错控制监督码）根据采用的差错控制方式，决定这部分码 元的数目。
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2.3 差错控制与电码结构
2.3.1 差错控制
发
收
能发现和纠正错误的码
应答信号
HEC
3．混合差错控制方式（HEC）：如果将FEC和ARQ适当结合起来，就能克服各 自的缺点，这就是混合差错控制方式，也称混合纠错方式HEC（Hybrid Error Correction）。
发
收
数据信息
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2.3 差错控制与电码结构
2.3.2 电码结构 ➢ 按信息码元和监督码元之间的约束方式可分为分组码和卷积
码。
➢ 分组码中所有码组的信息码元在编码前后保持原来形式的码 叫系统码，反之是非系统码。
➢ 纠正随机错误码和纠正突发错误码。前者纠正信道中出现的 随机独立干扰引起的误码，后者主要纠正信道中出现的突发 错误。
为了降低误码率，可以采用两条途径：采用新的传输系 统和使用差错控制技术。前者受各方面因素的限制，不易实 现，主要是采用后者来实现。
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2.3.1 差错控制 差错控制的基本思想是通过对信息序列作某种变换（变
换方法不同，也就构成不同的差错控制码），使原来彼此独 立、相关性极小的信息码元，经变换后，产生某种相关性， 从而在接收端有可能根据这些相关的规律性来检查识别，进 而纠正信息序列在信道中传输时所造成的差错。
所谓电码就是按照一定的规律组织起来，代表一定含义的 一组脉冲信号。每一个脉冲称为电码单元，简称码元。几个 码元组成一个码组（码字），而电码就由几个码组来构成。 整个电码代表一定的信息内容，而每个码组分别表达了信息 内容的一部分。
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2.3 差错控制与电码结构
2.3.2 电码结构
校正码
铁路信号远动系统中最常用的检纠错编码为CRC（循环 冗余校验）和BCH码。这两种码字都是线性分组码，即信息 码元和监督码元之间的关系为线性关系。CRC码和BCH码 2021/3/1是0 线性分组码中的循环码，12 是目前研究的最成熟的一类码。