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差错控制编码电子教案

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电子教案
差错控制编码


课题：差错控制编码
科目：数字通信技术
单位：宝鸡理工学校电工电子教研组
姓名：石元辉

一、教学目的
1、了解分组码的概念、参数
2、理解差错控制编码的方法
3、掌握差错控制编码的目的、原理
二、教学内容：
1、分组码的概念、参数
2、差错控制编码的方法
3、差错控制编码的目的、原理

三、教学重点
1、 差错控制编码的目的、原理
2、 差错控制编码的方法
四、教学难点
1、 分组码的概念
2、 分组码的参数
五、教学方法
1、依据教材的内容,采用讲授法。

2、现代教学论观点,采用教师指导下的学生自主探究、小组讨论教
学法。

六、教学过程
1、组织教学 （了解学生的情况,以利于教学的顺利进行）
2、导入新课 （理论与实际相互衔接、设疑、分析结论）
数字通信系统是典型的无线通信系统，其非常重要的特点之一是容
易该通信方式实在复杂的干扰环境中运行的，它不仅容易受到外部干扰
如天电干扰、工业干扰、信道干扰，还容易受到电台之间的干扰，比如
邻道干扰、共道干扰、禁地无用强信号压制原地有用弱信号的干扰等
等。正因为上述干扰的存在，通信过程中，差错就在所难免，因此必须
设法来降低由于干扰所带来的差错，于是人们提出了差错控制的概念及
其方法。
3、授新课 （讲授重点、化简难点）
(1)课题板书 §4.1数字通信系统模型
(2)学习差错控制编码
①4.1 引 言
4.1.1 编码的目的：提高信号抗加性干扰的能力
干扰种类： 加性 克服方法：差错控制编码
乘性 克服方法：均衡器
加性干扰的特征：
随机信道：出现错码是随机的，相互间统计独立。（白噪声）
突发信道：出现错码成串集中。
混合信道：前两者中和。
附：CCITT 建议的误码率标准

速率(b/s )线
路类别

误

码率标
准

300
电话交
换线

专用线
≤

≤

600
电话交
换线

专用线
≤

≤

1200
电话交
换线

专用线
≤

≤

≥2400专用线≤
4.1.2 差错控制的方法
检错重发法:
在接收端检测出错码时，通知发端重发信号，直到接收正确为止。
此方法只能判断是否有错码，不能判断具体的错码位置。所以，只能检
错不能纠错，且需要双向通道。

前向纠错方法：
在收端检测出错码时，可以确定错码的位置，并予纠正。此方法只
需要单向通道。实时性好，但设备复杂。

反馈校验法：
接收端将收到的信号原封不动的发回发端，由发端将其与原发信号
相比较，如果有错则重发。这种方法需双向通道，效率低，但设备简
单。
4.1.3 差错控制编码的原理：
在信息码序列中加监督码元（也称纠错码）

由于信息码元是随机序列，收端无法预知信号状态，因而无法判
别接收码是否有错。增加了监督码元之后，监督码和信息码之间存在一
种逻辑关系，因此，收端可以利用这种逻辑关系发现或纠正存在的错
码。

不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力，监督码元越多，
检、纠错能力越强。
4.1.4 自动请求重发系统（ARQ）
重发控制
信
源
双
向
通
道
指令发生器
解码器
输出缓存器
收
信
者
错误时删除
编码
输入缓存器
1、工作过程：
1）收发正常时，重发控制与指令发生器不工作。
2）收端解码器检测出错码时由指令发生器产生重发命令传给发
端，同时发出删除命令，删除输出缓冲器内容。
3）重发控制器收到重发命令时，控制输入缓冲储存器重发一次当
前码组，否则发送后一码组。
2、优点：1）监督码少，占总码的( 20% )
2）对各种信道有一定的适应能力。
3）成本及复杂性低。
3、缺点：1）需要双向通道
2）干扰大时系统可能处于重发循环中，效率降低
3）实时性差
②4.2 纠错编码的基本原理
4.2.1 分组码的概念
1、分组码定义：将信息码分组，为每组信息码后附加若干监督码
元形成的码集合。
2、特征：分组码中的监督码元仅监督本码组中的信息码元。
3、分组码检错、纠错能力的体现
例：天气预报

结论：虽然接收码组有错，但接收端无法识别。
讨论：
建立分组码 A

错 1 位
错 2 位
许用码组：有效信息码组
禁用码组：非信息码组
结论：结论：只能检测出 1 位错码，但不能纠正。
建立分组码 B

结论：能纠正 1 位错码，或检测出 2 位错码。
4.2.2 分组码参数

符号( n , k )
k ： 码组中信息码元的数目。
n ： 码组的总位数，又称为码组长度。
r = n - k ：码组中监督码元的数目。

结构

码组重量 码组中 “1 ” 的数目
码距 d ：两个码组对应位上不同的码元个数称为码组间的汉明距
离
例：码组（a2 a1 a0）= 1 1 0
（b2 b1 b0）= 0 1 0 码距是 2
最小码距 d0 ：码集合中任意两两码组间距离的最小值
码距与码集合检、纠错能力的关系
检测个错码，要求最小码距
纠正个错码，要求最小码距
纠正个错码、同时检测个错码，求最小码距
例： A = ( 00000 ) 、B = ( 11111 )，
3、课堂小结
4、布置作业

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计算机网络基础(第2版)教案：3.5差错控制(机械工业出版社)范兴福 李宇明 编

计算机网络基础(第2版)教案：3.5差错控制(机械工业出版社)范兴福 李宇明 编

奇偶校验方法非常简单，但并不十分可靠，当有2个、4个等偶数个数据位在传输中出错时，接收方就无法检测出差错的数据。
2．循环冗余码
奇偶校验作为一种检验码虽然简单，但是漏检率太高。在计算机网络和数据通信中用的最广泛的检错码,是一种漏检率低得多也便于实现的循环冗余码CRC (Cyclic Redundancy .Code),CRC码又称为多项式码。
数据通信中数据的传输通常需要经过很多个中间转接设备，这些设备通常采用电路交换、报文交换和分组交换技术进行数据交换。
数据在信道上传输会受到内因和外因的影响，传输差错不可避免。所以采用了相应的差错控制机制。常用的差错控制方式有：自动请求重发、有向纠错和混合纠错三种方式，常用的检纠错码有奇偶检验码、循环冗余码、海明码、等重码以及方阵检验码等。
小结
本章主要介绍了数据通信的相关基础知识及基本概念，重点介绍了数据传输、数据交换以及差错控制等方面的知识。同时由于数据传输一定需要传输媒体，所以本章中也对常用的传输媒体做了介绍。
信息是数据的内在含义或解释，数据是信息的载体，而信号是数据的编码。通信系统的基本技术指标有：比特率、波特率、误码率、吞吐量和信道的传播延迟。通信系统的基本作用是在发送方和接收方之间传递和交换信息。根据通信系统是利用模拟信号还是数字信号来传递信息，可以分为模拟通信系统和数字通信系统。现在使用比较广泛的是数字通信系统。
2．前向纠错方式
在前向纠错（Forward Error Correct，FEC）方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制出错的位置，从而就可以加以纠正。采用这种方法时就必须用纠错码，但它可以不需要反向信道来传递请求重发的信息。
3．混合纠错方式
混合纠错（Hybrid Error Correct，HEC）方式综合了上述两种纠错方式。接收端对所收到的数据进行检测，若发现错误，就对少量的能纠正的错误进行纠正，而对于超过纠错能力的差错通过ARQ方式予以纠正。该方法在一定程序上弥补了反馈重发和前向纠错的缺点。
差错控制编码电信PPT课件

差错控制编码电信PPT课件


许用
禁用
电子与信息工程学院 通信工程系 杨会玉
2019年6月22日 11
通信原理 第11章 差错控制编码
11.2 纠错编码的基本原理
1、分组码基本原理
这时，能够发现 2个以下错码，或者纠正 1位 错码 。
电子与信息工程学院 通信工程系 杨会玉
2019年6月22日 12
通信原理 第11章 差错控制编码
电子与信息工程学院 通信工程系 杨会玉
2019年6月22日 14
通信原理 第11章 差错控制编码
11.2 纠错编码的基本原理
2、码重和码组 码长(n)：码组(码字)中的码元个数。
码重(w)：把码组中“1”的个数目，简称码重。
码距(d)：把两个码组中对应位上数字不同的位数，即两个
码组对应位模2和的重量，称为码组的距离，简 称码距。码距又称汉明距离。
11.2 纠错编码的基本原理
1、分组码基本原理
将信息码分组，为每组信息码附加若干监督码的编 码称为分组码 。在分组码中，监督码元仅监督本码组中的 信息码元。
卷积码又称连环码。卷积码编码器把k比特信息段 编成n比特的码组，但所编的n长码组不仅同当前的k比特信 息段有关，而且还同前面的(N-1)个(N>1,整数)信息段有关
⤎ 另外4个码组
电子与信息工程学院 通信工程系 杨会玉
2019年6月22日 9
通信原理 第11章 差错控制编码
11.2 纠错编码的基本原理
1、分组码基本原理 情形1：没有冗余 —— 不能发现错误
情形2：加入冗余 —— 可以发现错误
冗余
许用码组
规则：使码组中 “1”的个数为偶数
禁用码组
⤎ 另外4个码组
码组对应位模2和的重量，称为码组的距离，简 称码距。码距又称汉明距离。
第八章-差错控制编码PPT课件

第八章-差错控制编码PPT课件

(3) 纠正t个同时检测e个随机错误，则要求码的最小距离 d0≥t+e+1， (e>t)。
三、差错控制编码的分类：
从用途、监督关系、码字结构、信息处理等方面分类
.
7
举例： 1、 2位码只能表示4种组合。 00（晴）01（云）10（阴）11（雨）
那么，若任一组码组有一个或多个发生错码，
变成另一信息码组。 接收端不能检错，也不能纠错。
返回
.
13
4、正反码（能纠正一位错码） 1）、编码规则：监督位数与信息位数相同。
“1”的个数决定监督码元是否与信息码元相同或相反。 举例： 电报通信 （10 5)
若有奇数个“1”，则监督码元与信息码元相同
若有偶数个“1”，则监督码元与信息码元相反
1100111001 1000101110
2）、解码原理：
例8-4-2 P225
.
20
8.5 循环码
一、 循环码的基本概念 1、定义：是常用的线性分组码，其检、纠错能力强，编译码设 备不复杂的码。有严密的代数理论基础，以生成多项式作为收发 双方的约束关系。由于码组内任一码字经循环移位后仍为该码组 中的一个码字，所以称为循环码。
2、特点：1）封闭性 2）最小码距等于最小码重（全“0”码除 3）循环性：任一许外用）码组经循环移位后仍为一许用码组。
E en1 en2
e0错误图样
E0 0 0无错，否则有错
2、校正子S
S B H T (A E )H T A H T E H T E H T 校 正 子
若 S 00 0 无 错 ， 否 则 有 错
3、结论
接收码元中只错一位时，计算出的校正子S总是和典型阵H 的某一列相同，可判断错误发生在哪个码元。（纠单个错）
第7章 差错控制编码

第7章 差错控制编码

随着数字通信系统的发展，可以将信道编码器和调制器统一 起来综合设计，这就是所谓的网格编码调制。
7.1.2 差错控制方式
发
收
可以纠正错误的码
(a) 前向纠错(FEC)
发
能够发现错误的码
收
应答信号
(b) 检错重发(ARQ)
发
收
可以发现和纠正错误的码
应答信号 (c) 混合纠错检错(HEC)
检错重发方式：
统的性噪比之比。 纠错码的抗干扰能力完全取决于许用码字之间的距离，码
的最小距离越大，说明码字间的最小差别越大，抗干扰能力 就越强。
分组码的最小汉明距离d0与检错和纠错能力之间满足下列关系： （1）当码字用于检测错误时，如果要检测e个错误，则
d0 ≥ e+1 （2）当码字用于纠正错误时，如果要纠正t个错误，则
第7章 差错控制编码
➢ 7.1 引言 ➢ 7.2 常用简单分组码 ➢ 7.3 线性分组码 ➢ 7.4 循环码 ➢ 7.5 卷积码 ➢ 7.6 m 序列
7.1 引言
7.1.1 信源编码与信道编码的基本概念
在数字通信系统中，为了提高数字信号传输的有效性而采 取的编码称为信源编码；为了提高数字通信的可靠性而采取 的编码称为信道编码。
7.1.2 纠错编码的基本原理
信道编码的基本概念： 码长：码字中码元的数目； 码重：码字中非0数字的数目； 码距：两个等长码字之间对应位不同的数目，有时也称
作这两个码字的汉明距离； 最小码距：在码字集合中全体码字之间距离的最小数值。 码率：信息位k 与码长n之比； 编码效率：在给定误码率要求下，非编码系统与编码系
当r个监督方程式计算得到的校正子有r位，可以用来指示 2r-1种误码图样。
如果希望用r个监督位构造出r个监督关系式来指示一位错 码的n种可能，则要求：