计算机数据通信教程第6章 差错控制.ppt

第6章 差错控制 6.1 产生差错的原因 数字信号在传输过程中通常会受到干扰的影响，使得在接收端可能发生错误判决。 噪声干扰造成的差错有两种，一种是在传输过程中每隔一段时间会出现一到两个误码，我们称之为随机误码；另一种是在传输过程中一小段时间内会出现大量错码，我们称之为突发误码。 6.2 差错控制方法 差错控制方法，常用的有四种： 1) 检错重发法(ARQ) 2) 前向纠错法(FEC) 3) 混合纠错法(HEC) 4) 反馈检验法(IRQ) 6.3 常用的检错与纠错码 差错控制能够实现的核心是采用了差错控制编码，在发送端对要传输的数据信号按照一定的规则加上一些监督码元，监督码元与信息码元之间按一定规则结合在一起形成信道编码，在接收端若发现监督码元与信息码元之间的关系与规定的规则不符，就可以检出错误和纠正错误。所谓信息码元是指原始的信息数据；所谓监督码元是指为了检错和纠错而在信息码元后增加的“冗余”码元。 差错控制编码是信息论中的一个重要的研究内容，差错控制编码有很多种，常见的有以下几种： (1) 根据信息码元和监督码元之间的检验关系可分为线性码和非线性码。若信息码元和监督码元之间的关系满足二进制加法运算法则，则为线性，称为线性码；若信息码元和监督码元之间的关系不满足二进制加法运算法则，则为非线性，称为非线性码。 (2) 根据信息码元和监督码元之间的关系是否只局限在由当前信息码元和监督码元组成的一个码字内，可分为分组码和卷积码。 (3) 根据接收端是只能检测出错误还是既可以检测出错误又可以纠正错误，可分为检错码和纠错码。 (4) 根据码字中的信息码元是否与原始数据信息位一致可分为系统码和非系统码。 6.3.1 奇偶校验码 奇偶校验码是一种最简单的检错码，在计算机的数据传输中得到了广泛的应用。奇偶校验码分为两种：奇校验与偶校验。其原理很简单，在信息码元后面加上一位监督码元，若信息码元与监督码元的关系是使信息码元与监督码元组成的码字中“1”的个数为偶数个，则为偶校验；若信息码元与监督码元的关系是使信息码元与监督码元组成的码字中“1”的个数为奇数个，则为奇校验。若数据传输过程中码字中的任一位发生错误，势必破坏这种奇偶监督关系，从而可以发现错误。 设信息码元为，若为偶校验，则监督码元c为 若为奇校验，则监督码元c为 6.3.2 水平垂直校验码 水平垂直校验码又称二维奇偶校验码。 发送时可以逐行传输，也可以逐列传输，接收端将接收到的数据仍排成发送时的矩阵形式，然后按照与发送端统一的校验关系检测是否有错。 例如，设有7个7位信息码元组成的矩阵，其奇偶监督码元(以奇校验为例)如下： ? 信 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 息 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 码 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 元 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 ?1 1 0 0 0 1 1 1 监 督 码 元 6.3.3 海明码 差错控制编码中用得较多的有一种线性分组码。所谓线性分组码，它的信道编码方式是在k位信息码元后加上r位监督码元，监督码元与信息码元之间构成线性关系。信息码元确定后，监督码元可以根据编码规则，通过线性运算得到。线性分组码构成如图6-1所示。 前面讨论奇偶校验码时，若为偶校验，则监督码元c为 若为奇校验，则监督码元c为 那么，在接收端译码时，只要计算 若为偶校验，S=0，就认为无错；若S=1，就认为有错。若为奇校验，S = 1，就认为无错；若S = 0，就认为有错。我们把S的计算式称为监督关系式，S称为校正子。 在海明码中，我们将监督码元增加一位，相应地设计出两个监督关系式，得到两个校正子的值，两个校正子就有四种可能的取值组合：00、01、10、11，表示了四种不同的情况。其中一种表示无错，另外三种则可能表示出现一个误码情况下的三个出错位置。依此类推，若有r位监督码元，就能指出一个误码情