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1、第八章 差错控制技术OUTLINE8.1 概述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8.1 概述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。引起误码的原因乘性噪声加性噪声 随机噪声（随机差错：错码互相独立）脉冲噪声（突发差错：成串集中的差错）第2页/共65页提高数据通信可靠性的途径应用不同，误码率要求不同，方法不同改善传输信道电气特性 抗干扰 能力强的传输介质差错控制技术编码技术差错控制方法第3页/共65页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监督码元差错控制编码：在发送端通
2、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页差错控制编码类型检错码 在一定程度上发现传输错误但不能自动纠正 反馈重传纠错码自动纠正传输差错第5页/共65页差错控制的基本原理p原理 许用码字 禁用码字第6页/共65页差错控制编码的特性和能力差错控制编码的特性 码元码字码组 码长：码字的码元个数汉明重量码间距离最小码距第7页/共65页差错控制编码的特性和能力（cont.）最小码距码组的最小码距不同，抗干扰能力也不同码组的最小码距
3、越大，抗干扰能力越强第8页/共65页差错控制编码的特性和能力（cont.）最小码距与编码的检错纠错能力的关系定理1定理2定理3第9页/共65页差错控制编码的特性和能力（cont.）第10页/共65页差错控制编码的特性和能力（cont.）编码效率监督码元：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页第八章 差错控制技术OUTLINE8.1 概述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12页/共65页8.2 差错控制方法定义：利用差错控制编码来控制传输系统的传输差错的方法 检错码、纠错码基本思想:在所传送的相互独立无关的数字
4、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页差错控制方法分类自动请求重发（Automatic Repeat Request,ARQ）前向纠错（Forward Error Correction,FEC）混合纠错（Hybrid Error Correction,HEC）信息反馈（Information Repeat Request,IRQ）第14页/共65页数据请求重发方式(ARQ)停等式ARQ连续式ARQ回退N帧ARQ选择性重发ARQ第15页/共65页停等式ARQ数据
5、链路层、确认信息、超时定时器第16页/共65页连续式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：接收端如何对待出错帧之后所接收到的正确帧？回退N帧ARQ选择性重发ARQ第17页/共65页回退N帧ARQ工作过程可能出现的问题（1）数据帧和确认帧都不发生差错和丢失（2）数据帧出现差错（3）数据帧正确，确认帧出现差错第18页/共65页回退N帧ARQ（cont.）工作过程n当线路传播质量很差，误码率较大时，回退N帧ARQ方案不一定优于等停式ARQ。n在长传播延时链路上回退N帧ARQ的传输效率也较低。第19页
6、/共65页选择性重发ARQ 发送端收到包含出错帧序号的NAK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帧之后到达的正确的数据帧实际应用的选择n发送端和接收端处理机的处理速度n缓冲器大小第20页/共65页选择性重发ARQ（cont.）第21页/共65页ARQ的特点第22页/共65页差错控制方法分类自动请求重发（Automatic Repeat Request,ARQ）前向纠错（Forward Error Correction,FEC）混合纠错（Hybrid Error Correction,HEC）信息反馈（Information
7、 Repeat Request,IRQ）第23页/共65页前向纠错方式（FEC）工作过程利用纠错编码，接收端译码器能发现错误并能准确地判断差错的位置，从而自动纠正错误特点第24页/共65页混合纠错方式（HEC）FEC和ARC方式的结合 能纠则纠，不能纠则重发特点第25页/共65页信息反馈方式（IRQ）在发送端检测错误工作过程特点第26页/共65页第八章 差错控制技术OUTLINE8.1 概述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27页/共65页8.3 常用检错码奇偶校验码恒比码矩阵校验码正反码第28页/共65页(1)奇偶校验码偶校验奇校验优点：简
8、单、冗余度低、效率高 缺点：奇偶校验不能检查出偶数个错第29页/共65页(2)恒比码码字中1和0的个数是恒定的“保护电码”“5中取3的恒比码”第30页/共65页恒比码（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？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？第31页/共65页恒比码（cont.）优点 简单，适合传输电传机或其他键盘设备产生的字母或符号缺点n不适用随机二进制数字序列的编码n不能发现的错误：1错成0的数目=0错成1的数目第32页/共65页(3)矩阵校验码第33页/共65页矩阵校验码(cont.)第34页/共65页矩阵校验码(
9、cont.)第35页/共65页矩阵校验码(cont.)编码特点第36页/共65页（4）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的个数为偶数时，监督码元是信息码元的反码第37页/共65页正反码(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页正反码(cont.)校验方法先将接收码字中信息位和
10、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 10101，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页第八章 差错控制技术OUTLINE8.1 概述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40页/共65页8.4 线性分组码Linear Block Codes，数码，系统码
11、、群码、块码（n,k）码监督码元与信息码元的关系为线性关系特点n封闭性：任意2个码字之和（模2和）仍为一个码字n码的最小距离等于非零码的最小重量第41页/共65页线性分组码的编码（7，4）码，第42页/共65页线性分组码的编码第43页/共65页线性分组码的监督矩阵和生成矩阵监督矩阵监督矩阵第44页/共65页线性分组码的生成矩阵生成矩阵生成矩阵第45页/共65页线性分组码的检错和纠错监督关系式、校正子n奇偶校验n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页线性分组码的检错和纠错(cont.)第47
12、页/共65页线性分组码的检错和纠错(cont.)第48页/共65页线性分组码的检错和纠错(cont.)要点：要点：第49页/共65页线性分组码的检错和纠错(cont.)第50页/共65页第八章 差错控制技术OUTLINE8.1 概述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8.5 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（或右移位）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页循环码（cont.）码多项式100111，101010二进制码多项式的加减运算实际上是逻辑上的异或运算第53
13、页/共65页循环码（cont.）(n,k)循环码的生成多项式g(x)的性质第54页/共65页循环码（cont.）循环码的性质第55页/共65页循环码（cont.）循环码的性质第56页/共65页循环码（cont.）循环码的编码和译码第57页/共65页循环码（cont.）循环码的编码和译码第58页/共65页循环码的生成和校验（1）循环码的生成第59页/共65页循环码的生成和校验（2）循环码的校验第60页/共65页循环码（cont.）第61页/共65页循环码（cont.）第62页/共65页第八章 差错控制技术OUTLINE8.1 概述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8.6 卷积码第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页