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第3章 差错控制技术 3.1 差错控制的基本概念 3.2 流量控制方法 3.3 常用差错控制编码方法 3.4 常用差错控制方法 3.5差错控制的性能估算和应用 CH3 差错控制技术 必要性： 数据通信要求信息传输过程具有高度的可靠性即误码率足够低； 然而信号在传输过程中由于传输损耗（噪声，衰损，失真）不可避免要产生一些差错即出现误码。 大体上分为： 随机差错?随机噪声 突发差错?脉冲噪声 CH3 差错控制技术 解决的办法： 一是改善传输信道的电气特性（先进的物理设备要付出成本）提高传输可靠性； 另一种办法在相应的物理设备条件下采用计算机技术进行差错编码和控制，自动检测错误并在可能情况下纠正错误，这就是所谓的差错控制技术。 3.1 差错控制的基本概念 3.1.1 差错控制的基本概念 3.1.2 差错控制编码的特性和能力 3.1.1差错控制的基本概念 所谓差错即为误码；差错控制的核心是抗干扰编码，简称差错编码（属于二次编码即信道编码），它的基本思想是通过对信息序列作某种变换，使原来彼此独立、互不相关的信息码元产生某种规律性（相关性），从而在接收端根据这种规律性来检查，进而纠正传输信号序列中的差错。变换的方法不同就构成了不同的编码。 3.1.1差错控制的基本概念 1.信息码和监督码 2.差错控制的基本特点 3.差错控制的理论基础 4.差错控制编码的基本原理 5.差错控制实例 6.编码效率 7.差错编码的分类 1.信息码和监督码 信息码（元）：发送用户端欲发送的信息序列，本来彼此独立，互不相关；由用户控制，最终也交给接收用户。 监督码（元）:为了使信息码元产生某种规律性，可按照某种规则在用户信息序列中插入一定数量的新码元，这种新码元叫监督码（元）。 监督码元不受用户控制，最终也不交给接受用户。 插入监督码元的目的是使原来彼此独立、互不相关的信息码元产生某种规律性（相关性）从而使接收端能够根据这种规律性来检测传输过程是否有误。 2.差错控制的基本特点 ①引入差错编码控制后，实际传输的 信息序列=（信息码元+监督码元），称为码组。 ②在信道容量既定的情况下，信息传输速率有所降低，但信息传输的可靠性有所提高，既差错控制编码用降低通信系统信息传输的有效性的代价来提高信息传输的可靠性。 3.差错控制的理论基础 香农信道编码定理 香农信道编码定理 ：每个信道都具有确定的信道容量C，只要信息传输速率： Rb（bps）=C则理论上就一定存在一种编码方式，使其译码差错概率（即误码率）Pe满足： Pe=A e-n E(Rb) 式中 香农信道编码定理 n—码字长度（码长） E（Rb）—误差指数（当Rb=C时E（Rb ）0） A—正系数 Pe＝Ne／N误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率 ；N为传输的二进制码元总数， Ne为被传错的码元数。 E（Rb）与Rb的关系如图所示： 香农信道编码定理 可见要使Pe满足要求： 一是增加信道容量C，从而使E（Rb ）增加（通信硬件系统设计人员通常采用的方法）； 另一种方法是只要Rb=C增加码长n 可使Pe随n的增加而指数下降，如果n↑则Pe ↓?香农信道编码定理是差错控制编码的理论基础，通过编译码过程来降低误码率。 4.差错控制编码的基本原理 从而差错控制编码的基本原理就是：在保持信息位数不变（信息码元）情况下，采用增加码长的方法来降低误码率。 5.差错控制实例 信源发出的任何消息通过信源编码表达成二进制信号“0”和“1”的形式。 ① Source→Destination传输A和B两个消息。 用一位二进制数表示：“0”——A；“1”——B 传输过程中出现错码，接收端无从发现，无检错和纠错能力。 差错控制实例 ②用两位二进制数：“00”—A “11”—B 称为许用码组 “01”和“10”未定义，称为禁用码组。 S：00 D：00 √ 01 × 10 × S: 11 D： 11 √ 表示附加一位监督码以后码组具有了检测1位错码，但因译码器不能判别哪位是错码，不具备纠正错码的能力；且无法检测错2位错码。 差错控制实例 ③用三位二进制数: 000”—A “111”—B 称为许用码组 “001” “010” “011” “100” “101” “110” 皆是禁用码组 S：000 D：000 √ 001× 010× 011× 100× 101× 110× 111√ 差错控制实例 表明附加两个码元（监督码）以后码组具备检测1位和2位错码的能力；并且可根据“大数”规则来纠正一个错误，即3位码组中有2个或3个“0”/“1”