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1、会计学1数据通信技术数据通信技术(jsh)与应用与应用第一页，共65页。第八章第八章 差错控制技术差错控制技术(jsh)OUTLINE8.1 概述(i sh)8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第1页/共65页第二页，共65页。8.1 概述概述(i sh)n n由于信道特性的不理想和信道中存在噪声，数据信号在传输过程中不可避免地会发生差错。n n引起误码的原因n n乘性噪声n n加性噪声n n 随机噪声（随机差错：错码互相独立(dl)）n n 脉冲噪声（突发差错：成串集中的差错）第2页/共65页第三页，共65页。提高提高(t go)数据通信数据通
2、信可靠性的途径可靠性的途径应用不同，误码率要求不同，方法不同改善传输(chun sh)信道电气特性 抗干扰 能力强的传输(chun sh)介质差错控制技术编码技术差错控制方法第3页/共65页第四页，共65页。差错控制的基本概念差错控制的基本概念核心：差错控制编码，即在信息码元序列中加入(jir)监督码元差错控制编码：在发送端通过对信源输出的二进制信息序列作某种变换，使原来彼此独立、互不相干的信息码元序列产生一定的相关性，变成具有一定规律的数据序列，从而在接收端能根据这种规律性来检查，进而检错或纠正传输信号中的差错。奇偶校验第4页/共65页第五页，共65页。差错控制编码差错控制编码(bin m)
3、类型类型n n检错码n n 在一定程度(chngd)上发现传输错误但不能自动纠正n n 反馈重传n n纠错码n n自动纠正传输差错第5页/共65页第六页，共65页。差错控制的基本原理差错控制的基本原理p原理原理(yunl)p 许用码字许用码字p 禁用码字禁用码字第6页/共65页第七页，共65页。差错控制编码差错控制编码(bin m)的特性和能力的特性和能力n n差错控制编码的特性(txng)n n 码元码字码组 码长：码字的码元个数n n汉明重量n n码间距离n n最小码距第7页/共65页第八页，共65页。差错控制编码的特性差错控制编码的特性(txng)和能力和能力（cont.）n n最小码距
4、最小码距n n码组的最小码距不同码组的最小码距不同(b tn(b tn)，抗干扰能力也，抗干扰能力也不同不同(b tn(b tn)n n码组的最小码距越大，抗干扰能力越强码组的最小码距越大，抗干扰能力越强第8页/共65页第九页，共65页。差错控制编码的特性差错控制编码的特性(txng)和能力和能力（cont.）n n最小码距与编码的检错纠错(ji cu)能力的关系n n定理1n n定理2n n定理3第9页/共65页第十页，共65页。差错控制编码的特性差错控制编码的特性(txng)和能力和能力（cont.）第10页/共65页第十一页，共65页。差错控制编码差错控制编码(bin m)的特性和能力（
5、的特性和能力（cont.）编码效率监督(jind)码元：为了减少传输差错，在用户信息序列中插入一定数量的新码元第11页/共65页第十二页，共65页。第八章第八章 差错控制技术差错控制技术(jsh)OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法(fngf)8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第12页/共65页第十三页，共65页。8.2 差错控制方法差错控制方法(fngf)n n定义：利用差错控制编码(bin m)来控制传输系统的传输差错的方法n n 检错码、纠错码n n基本思想:在所传送的相互独立无关的数字信号中，人为地按一定规律假如一定的多余码元，使所传输的码字的前
6、后码元产生一定的相关性，从而具有一定的监督关系。接收端就可以利用这种监督关系来检测、纠正错误。第13页/共65页第十四页，共65页。差错控制方法差错控制方法(fngf)分类分类n n自动请求(qngqi)重发（Automatic Repeat Request,ARQ）n n前向纠错（Forward Error Correction,FEC）n n混合纠错（Hybrid Error Correction,HEC）n n信息反馈（Information Repeat Request,IRQ）第14页/共65页第十五页，共65页。数据请求数据请求(qngqi)重重发方式发方式(ARQ)n n停等式(
7、dngsh)ARQn n连续式ARQn n回退N帧ARQn n选择性重发ARQ第15页/共65页第十六页，共65页。停等式停等式(dngsh)ARQn n数据链路层、确认(qurn)信息、超时定时器第16页/共65页第十七页，共65页。连续式连续式ARQ 停等式ARQ缺点：发送端每发送一个信息帧都要停下来等待接收(jishu)端的确认信息，信道的利用率很低连续式ARQ：不等待前帧确认便发下一帧问题：接收(jishu)端如何对待出错帧之后所接收(jishu)到的正确帧？回退N帧ARQ选择性重发ARQ第17页/共65页第十八页，共65页。回退回退N帧帧ARQn n工作过程n n可能出现(chxin
8、)的问题n n（1）数据帧和确认帧都不发生差错和丢失n n（2）数据帧出现(chxin)差错n n（3）数据帧正确，确认帧出现(chxin)差错第18页/共65页第十九页，共65页。回退回退N帧帧ARQ（cont.）n n工作(gngzu)过程n当线路当线路(xinl)传播质量很差，误码率较大时，回退传播质量很差，误码率较大时，回退N帧帧ARQ方案不一定优于等停式方案不一定优于等停式ARQ。n在长传播延时链路上回退在长传播延时链路上回退N帧帧ARQ的传输效率也较低。的传输效率也较低。第19页/共65页第二十页，共65页。选择性重发选择性重发ARQ 发送端收到包含出错(ch cu)帧序号的NAK
9、后，据此序号从重发表中选出相应的帧的备份，插入到发送帧队列前面予以重发缺点：接收端需要更大的缓冲区存放继出错(ch cu)帧之后到达的正确的数据帧实际应用的选择发送端和接收端处理机的处理速度缓冲器大小第20页/共65页第二十一页，共65页。选择性重发选择性重发ARQ（cont.）第21页/共65页第二十二页，共65页。ARQ的特点的特点(tdin)第22页/共65页第二十三页，共65页。差错控制方法差错控制方法(fngf)分类分类n n自动请求重发（Automatic Repeat Request,ARQ）n n前向纠错(ji cu)（Forward Error Correction,FEC）
10、n n混合纠错(ji cu)（Hybrid Error Correction,HEC）n n信息反馈（Information Repeat Request,IRQ）第23页/共65页第二十四页，共65页。前向纠错前向纠错(ji cu)方方式（式（FEC）n n工作过程n n利用纠错编码，接收端译码器能发现错误并能准确地判断差错的位置，从而自动(zdng)纠正错误n n特点第24页/共65页第二十五页，共65页。混合纠错混合纠错(ji cu)方方式（式（HEC）n nFEC和ARC方式的结合(jih)n n 能纠则纠，不能纠则重发n n特点第25页/共65页第二十六页，共65页。信息反馈方式信息
11、反馈方式(fngsh)（IRQ）在发送(f sn)端检测错误工作过程特点第26页/共65页第二十七页，共65页。第八章第八章 差错控制技术差错控制技术(jsh)OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法(fngf)8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第27页/共65页第二十八页，共65页。8.3 常用常用(chn yn)检错码检错码n n奇偶校验码n n恒比码n n矩阵(j zhn)校验码n n正反码第28页/共65页第二十九页，共65页。(1)奇偶校验码奇偶校验码n n偶校验n n奇校验n n优点：简单(jindn)、冗余度低、效率高n n 缺点：奇偶校验不能
12、检查出偶数个错第29页/共65页第三十页，共65页。(2)恒比码恒比码n n码字中1和0的个数是恒定(hngdng)的n n“保护电码”“5中取3的恒比码”第30页/共65页第三十一页，共65页。恒比码（恒比码（cont.）p“5中取中取3”的恒比码的编码效率的恒比码的编码效率(xio l)？p国际无线电报码国际无线电报码“7取取3”恒比码的编码效率恒比码的编码效率(xio l)？第31页/共65页第三十二页，共65页。恒比码（恒比码（cont.）n n优点(yudin)n n 简单，适合传输电传机或其他键盘设备产生的字母或符号n n缺点n n不适用随机二进制数字序列的编码n n不能发现的错误
13、：1错成0的数目=0错成1的数目第32页/共65页第三十三页，共65页。(3)矩阵矩阵(j zhn)校验码校验码第33页/共65页第三十四页，共65页。矩阵矩阵(j zhn)校验码校验码(cont.)第34页/共65页第三十五页，共65页。矩阵矩阵(j zhn)校验码校验码(cont.)第35页/共65页第三十六页，共65页。矩阵矩阵(j zhn)校验码校验码(cont.)n n编码(bin m)特点第36页/共65页第三十七页，共65页。（4）正反码）正反码编码方法每个正反码字由10个码元组成，信息位5位，监督位5位当信息码中1的个数为奇数时，监督码元与信息码元相同当信息码中1的个数为偶数(
14、u sh)时，监督码元是信息码元的反码第37页/共65页第三十八页，共65页。正反码正反码(cont.)校验方法先将接收码字中信息位和监督位按对应位模2相加，得到一个(y)5位的合成码用合成吗生成校验码当接收码字中1的个数为奇数时，合成码字就作为校验码字当接收码字中1的个数为偶数时，校验码字就是合成码的反码观察校验码字中1的个数，进行判决和纠正错误第38页/共65页第三十九页，共65页。正反码正反码(cont.)校验方法(fngf)先将接收码字中信息位和监督位按对应位模2相加，得到一个5位的合成码用合成吗生成校验码当接收码字中1的个数为奇数时，合成码字就作为校验码字举例发送码字10101 10
15、101，接收码字10101 10101发送码字10101 10101，接收码字11101 10101发送码字10101 10101，接收码字10101 00101发送码字10101 10101，接收码字00001 10101第39页/共65页第四十页，共65页。第八章第八章 差错控制技术差错控制技术(jsh)OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法(fngf)8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第40页/共65页第四十一页，共65页。8.4 线性分组码线性分组码Linear Block Codes，数码，系统码、群码、块码（n,k）码监督码元与信息码元的关系为
16、线性关系特点封闭性：任意2个码字之和（模2和）仍为一个码字码的最小距离等于(dngy)非零码的最小重量第41页/共65页第四十二页，共65页。线性分组码的编码线性分组码的编码(bin m)n n（7，4）码，第42页/共65页第四十三页，共65页。线性分组码的编码线性分组码的编码(bin m)第43页/共65页第四十四页，共65页。线性分组码的监督矩阵线性分组码的监督矩阵(j zhn)和生成矩阵和生成矩阵(j zhn)监督监督(jind)矩阵矩阵第44页/共65页第四十五页，共65页。线性分组码的生成线性分组码的生成(shn chn)矩阵矩阵生成生成(shn chn)矩矩阵阵第45页/共65页
17、第四十六页，共65页。线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(ji cu)监督关系式、校正(jiozhng)子奇偶校验若码长为n，信息位数为k，则监督位数为r=n-k 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种可能位置，则要求第46页/共65页第四十七页，共65页。线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(ji cu)(cont.)第47页/共65页第四十八页，共65页。线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(ji cu)(cont.)第48页/共65页第四十九页，共65页。线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(ji cu)(cont.)要点要点(yo
18、din)：第49页/共65页第五十页，共65页。线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(ji cu)(cont.)第50页/共65页第五十一页，共65页。第八章第八章 差错控制技术差错控制技术(jsh)OUTLINE8.1 概述(i sh)8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第51页/共65页第五十二页，共65页。8.5 循环码循环码循环冗余校验码（CRC）定义 线性分组码中各码字中的码元循环左移位(y wi)（或右移位(y wi)）所形成的码字仍然是码组中的一个码字（除全零码外）第52页/共65页第五十三页，共65页。循环码（循环码（co
19、nt.）n n码多项式n n100111，101010n n二进制码多项式的加减(ji jin)运算实际上是逻辑上的异或运算第53页/共65页第五十四页，共65页。循环码（循环码（cont.）(n,k)循环码的生成(shn chn)多项式g(x)的性质第54页/共65页第五十五页，共65页。循环码（循环码（cont.）循环码的性质(xngzh)第55页/共65页第五十六页，共65页。循环码（循环码（cont.）循环码的性质(xngzh)第56页/共65页第五十七页，共65页。循环码（循环码（cont.）循环码的编码(bin m)和译码第57页/共65页第五十八页，共65页。循环码（循环码（co
20、nt.）循环码的编码(bin m)和译码第58页/共65页第五十九页，共65页。循环码的生成循环码的生成(shn chn)和校验和校验（1）循环码的生成(shn chn)第59页/共65页第六十页，共65页。循环码的生成循环码的生成(shn chn)和校验和校验（2）循环码的校验(xio yn)第60页/共65页第六十一页，共65页。循环码（循环码（cont.）第61页/共65页第六十二页，共65页。循环码（循环码（cont.）第62页/共65页第六十三页，共65页。第八章第八章 差错控制技术差错控制技术(jsh)OUTLINE8.1 概述(i sh)8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码*8.6 卷积码第63页/共65页第六十四页，共65页。8.6 卷积码卷积码第64页/共65页第六十五页，共65页。