第04讲 差错控制技术(编码校验)
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简述差错控制技术
差错控制技术是一种通信系统中用于检测和纠正数据传输过程中出现的错误的技术。
差错控制技术主要包括以下几种方法:
1. 错误检测:通过添加冗余信息来检测数据传输过程中的错误。
常见的错误检测方法包括奇偶校验、循环冗余检验(CRC)、海明码等。
2. 自动重传请求(ARQ):在数据传输过程中,如果发现数
据出现错误,接收端可以向发送端发送一个请求重传的信号,从而实现错误的纠正。
3. 前向纠错(FEC):在数据传输过程中,发送端可通过添加
纠错码使得接收端能够校验和修复一定数量的错误。
4. 正确性确认:接收端在收到数据之后,向发送端发送一个确认信号,以表示数据已被正确接收。
差错控制技术的主要目标是保证数据传输的可靠性和完整性,并尽量降低错误率。
不同的差错控制技术可以根据具体的需求选择使用,例如,在对数据传输的稳定性要求较高的无线通信系统中,可以采用ARQ和FEC结合的方式来保证可靠性。
第四章 差错控制编码4.1概述 4.1.1基本概念1、差错控制编码原因:数字信号在传输,由于受到噪声的干扰,产生误码。
在很多通信场合,要求无误码传输。
如(1)两个计算机只的数据传输;(2)多址卫星通信中各站的站址编码信息; (3)各种遥控或武器控制的信息传输。
2、差错控制编码的基本思想差错控制编码在通信系统中也称为信道编码,意味为适应信道传输而进行的编码。
编码思想是对信息序列进行某种变化,使原来彼此独立、相关性极小的信息码元产生某种相关性。
使接收端利用这种规律性来检查或进而纠正信息码元在信道传输过程中所造成的差错。
3、差错类型1)随机差错:差错是相互独立、不相关的。
存在这种差错的信道是无记忆信道或随机信道,如卫星通信,错误比较分散。
2)突发差错:差错成串出现,错误与错误之间有相关性。
即一个错误往往要影响到后面的一串码字。
如短波和散射信道产生的差错,错误比较集中。
4、错误图样若发送数字序列S 为: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 接收数字序列R 为: 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 则错误图样定义为 E=S ⊕R ,⊕为逻辑加,或异 此时错误图样E 为: 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 显然,知道错误图样E ,就可以确定它属于那类错误。
定义:错误密度M=错误之间的总码元数第一个错误至最后一个错误之间的误码数第一个错误至最后一个规定M=4/5时,表明为突发性差错。
在编码技术中,码的设计与错误性质有关。
因为纠随机错误的码很有效时,往往对纠突发差错的效果不佳。
反之亦然。
而事实上,而者往往是同时存在的。
设计时以一种为主,最好二者兼顾。
4.1.2差错控制方式1、前向纠错方式(FEC )特点:(1)收端能发现差错,且能纠错。
(2)译码实时性好,但是译码设备较复杂。
应用:一个用户对多个用户的同时通信。
如:移动通信特别适合。
2、自动请求重传方式(ARQ)特点:(1)收端只能检错,不能纠错(2)收端发现错误,控制发端重新发送,直至正确(3)译码实时性茶,但是译码设备简单。
差错控制编码差错控制编码
差错控制编码是一种用来检查和纠正数据传输可能出现的差错的编码技术。
它的核心思路是在传输的数据中植入一些冗余信息,以用来检查和纠正数据传输可能出现的错误。
差错控制编码有Cyclic Redundancy Check (CRC)环形冗余校验码,CRC环形冗余校验码是一种非常简单的差错控制编码,它采用多项式来进行数据传输时出现的错误监测;还有Hamming Code,它是一种常用的编码技术,通过添加一定数量的检验位来识别和纠正错误;还有纠错编码,它是一种可以检测和纠正传输的误码的编码方法,它的工作原理是利用比特错误以及二进制编码表示,以纠正和校验当前接收到的数据等等。
总的来说,差错控制编码可以有效地减少传输数据的出错率,保证传输数据的正确性,提高数据传输的稳定性,以及提升数据传输的安全性等。
差错控制方法差错控制在数据通信过程中能发现或纠正差错,把差错限制在尽可能小的允许范围内的技术和方法。
1.差错的控制方法最常用的差错控制方法是差错控制编码。
数据信息位在向信道发送之前,先按照某种关系附加上一定的冗余位,构成一个码字后再发送,这个过程称为差错控制编码过程。
接收端收到该码字后,检查信息位和附加的冗余位之间的关系,以检查传输过程中是否有差错发生,这个过程称为检验过程。
差错控制编码可分为检错码和纠错码。
①检错码--能自动发现差错的编码;②纠错码--不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。
差错控制方法分两类,一类是自动请求重发ARQ,另一类是前向纠错FEC。
在ARQ方式中,当接收端发现差错时,就设法通知发送端重发,直到收到正确的码字为止。
ARQ方式只使用检错码。
在FEC方式中,接收端不但能发现差错,而且能确定二进制码元发生错误的位置,从而加以纠正。
FEC 方式必须使用纠错码。
2.编码效率衡量编码性能好坏的一个重要参数是编码效率R,它是码字中信息位所占的比例。
编码效率越高,即R 越大,信道中用来传送信息码元的有效利用率就越高。
编码效率计算公式为:R=k/n=k/(k+r)式中k为码字中的信息位位数r为编码时外加冗余位位数n为编码后的码字长度2.5.2 奇偶校验码奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中“1”的个数为奇数或偶数的编码方法,它是一种检错码。
1.垂直奇偶校验的特点及编码规则发送顺序↑││││I11 I12 ... I1q┐│││┘信息位I21 I22 ... I2q......I p1 I p2 ... I pqr1 r2 ... r q冗余位1)编码规则:偶校验:r i=I1i+I2i+...+I pi(i=1,2,...,q)奇校验:r i=I1i+I2i+...+I pi+1(i=1,2,...,q)式中 p为码字的定长位数q为码字的个数垂直奇偶校验的编码效率为R=p/(p+1)。