《差錯(cuò)控制原》ppt課件

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1、第7章差錯(cuò)控制原理石高濤shgt@tju.edu.cn天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院差錯(cuò)產(chǎn)生的原因信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)收到例如脈沖干擾、隨機(jī)噪聲干擾等使信號(hào)波形失真，從而使接收解調(diào)后的信號(hào)產(chǎn)生差錯(cuò)。誤比特率是指二進(jìn)制比特在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，它在數(shù)值上近似等于：Pe=Ne/N其中，N為傳輸?shù)亩M(jìn)制比特總數(shù)，Ne為被傳錯(cuò)的比特?cái)?shù)信源通信信道信宿數(shù)據(jù)噪聲數(shù)據(jù)+噪聲2差錯(cuò)產(chǎn)生的原因兩類噪聲：隨機(jī)噪聲：時(shí)時(shí)處處存在、幅度小、頻帶寬，導(dǎo)致產(chǎn)生的噪聲隨機(jī)、離散，前后差錯(cuò)之間無(wú)關(guān)聯(lián)。脈沖噪聲：強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間與數(shù)據(jù)傳輸中每比特的時(shí)間相

2、比較長(zhǎng)，因而造成錯(cuò)誤成串出現(xiàn)。信源通信信道信宿數(shù)據(jù)噪聲數(shù)據(jù)+噪聲3主要內(nèi)容差錯(cuò)控制基本原理漢明距與檢錯(cuò)糾錯(cuò)差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制方法4主要內(nèi)容差錯(cuò)控制基本原理漢明距與檢錯(cuò)糾錯(cuò)差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制方法5信源編碼與信道編碼在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠行远扇〉木幋a稱為信源編碼；為了提高數(shù)字通信的可靠性而采取的編碼稱為信道編碼。信源編碼：模擬信號(hào)如果想利用數(shù)字通信系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，就需要將模擬信息源的輸出轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，而這個(gè)轉(zhuǎn)化構(gòu)成就稱為信源編碼。脈沖編碼調(diào)制(PCM)、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)、增量調(diào)制(DM).

3、信道編碼：又稱差錯(cuò)控制編碼，是在信息序列上附加上一些監(jiān)督碼元，利用這些冗余的碼元，使原來(lái)不規(guī)律的或規(guī)律性不強(qiáng)的原始數(shù)字信號(hào)變?yōu)橛幸?guī)律的數(shù)字信號(hào)；差錯(cuò)控制譯碼則利用這些規(guī)律性來(lái)鑒別傳輸過(guò)程是否發(fā)生錯(cuò)誤，或進(jìn)而糾正錯(cuò)誤。6差錯(cuò)控制基本原理原始數(shù)字信號(hào)是分組傳輸?shù)模缑縦個(gè)二進(jìn)制碼元為一組（稱為信息組），經(jīng)信道編碼后轉(zhuǎn)換為每n個(gè)碼元一組的碼字(碼組)，這里n＞k，分組碼通常表示為(n，k)，其中n=k+r,r是碼組中監(jiān)督碼位的長(zhǎng)度,n是編碼碼組的總長(zhǎng)度。信道編碼是用增加數(shù)碼，利用“冗余”來(lái)提高抗干擾能力的，也就是以降低信息傳輸速

4、率為代價(jià)來(lái)減少錯(cuò)誤的，或者說(shuō)是用削弱有效性來(lái)增強(qiáng)可靠性的。7增加冗余碼的原因原始數(shù)據(jù)碼本身隨機(jī)變化，無(wú)任何規(guī)律，通過(guò)增加冗余信息使其呈現(xiàn)某種規(guī)律性，從而可以在接收端進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)。考察3位二進(jìn)制碼，其中的八個(gè)組合可表示八種不同信息，如果只傳輸這三位，則任意一個(gè)組合出錯(cuò)都回變成另一組碼，接受端無(wú)法發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。許用碼000011101110禁用碼001010100111其中任一個(gè)碼一位出錯(cuò)，都會(huì)變成禁用碼。從而接收端能夠且只能夠檢測(cè)出錯(cuò)誤。相當(dāng)于用3位二進(jìn)制表示4個(gè)信息，從而存在一位冗余。8增加冗余碼的原因?yàn)榱四芗m正錯(cuò)誤，還需要增加

5、冗余碼元。如下表所示，若許用碼只有000,111，其余均為禁用碼組。這相當(dāng)于使用三位二進(jìn)制碼來(lái)代表兩種不同的信息，有兩位碼是冗余的。接收端可檢測(cè)出2位以下的錯(cuò)誤或者糾正1位錯(cuò)誤許用碼000111禁用碼001010011100101111當(dāng)收到禁用碼組時(shí)100時(shí)，可以認(rèn)為只有一位出錯(cuò)，則原始信息為000，因?yàn)?11任何一位出錯(cuò)都不會(huì)變成100，此時(shí)即檢錯(cuò)1位又能糾錯(cuò)1位。若認(rèn)為錯(cuò)碼不超過(guò)2位，則存在兩種可能：000錯(cuò)1位或者111錯(cuò)2位。9檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼按照信道編碼的不同功能，可以將它分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼僅能檢測(cè)誤碼，例

6、如，在計(jì)算機(jī)串口通信中常用到的奇偶校驗(yàn)碼等；糾錯(cuò)碼可以糾正誤碼，當(dāng)然同時(shí)具有檢錯(cuò)的能力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不可糾正的錯(cuò)誤時(shí)可以發(fā)出出錯(cuò)指示。10主要內(nèi)容差錯(cuò)控制基本原理漢明距與檢錯(cuò)糾錯(cuò)差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制方法11漢明距離漢明距離又稱碼距，它是指兩個(gè)等長(zhǎng)二進(jìn)制碼組之間對(duì)應(yīng)位不同的個(gè)數(shù)，用來(lái)描述碼組之間的不同程度。其中aji,aki分別為第j個(gè)碼組和第k個(gè)碼組的第i為碼元;n為碼組長(zhǎng)度一個(gè)碼組集合中，任何兩個(gè)碼組間的漢明距離的最小值稱為最小碼距。最小碼距越大，差錯(cuò)控制能力越強(qiáng)。12漢明距離漢明距離又稱碼距，它是指兩個(gè)等長(zhǎng)二進(jìn)制碼組之間對(duì)應(yīng)位

7、不同的個(gè)數(shù)，用來(lái)描述碼組之間的不同程度。許用碼000011101110許用碼000111最小碼距為2，接收端能夠檢測(cè)出1位錯(cuò)誤。最小碼距為3，接收端能夠檢測(cè)出2位錯(cuò)誤。13漢明距和檢錯(cuò)糾錯(cuò)的關(guān)系當(dāng)碼字用于檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，如果要檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)誤，則分組碼最小漢明距離d0和e之間的關(guān)系：在圖中用A和B分別表示兩個(gè)碼距為d0的碼字，若A發(fā)生e個(gè)錯(cuò)誤，則A就變成以A為球心，e為半徑的球面上的碼字，為了能將這些碼字分辯出來(lái)，它們必須距離其最近的碼字B至少有一位的差別ABed014漢明距和檢錯(cuò)糾錯(cuò)的關(guān)系當(dāng)碼字用于糾正錯(cuò)誤時(shí)，如果要糾正t個(gè)錯(cuò)誤，

8、則在圖中用A和B分別表示兩個(gè)碼距為d0的碼字，若A發(fā)生t個(gè)錯(cuò)誤，則A就變成以A為球心，t為半徑的球面上的碼字；B發(fā)生t個(gè)錯(cuò)誤，則B就變成以B為球心，t為半徑的球面上的碼字。為了在出現(xiàn)t個(gè)錯(cuò)誤之后，仍能夠分辯出A和B來(lái)，那么，A和B之間距離應(yīng)大于2t，最小距離也應(yīng)當(dāng)使兩球體表面相距為1。AB