《數(shù)據(jù)的檢錯與糾錯》PPT課件.ppt

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1、電力系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第三講數(shù)據(jù)的檢錯與糾錯2.3數(shù)據(jù)的檢錯與糾錯2.3.1差錯控制編碼的基本概念2.3.2差錯控制方式2.3.3糾錯檢錯碼的基本原理2.3.4常用差錯控制編碼方法2.3.5差錯控制的應(yīng)用2.3.1差錯控制編碼的基本概念傳輸差錯：簡稱“差錯”，在數(shù)據(jù)通信中,由于來自信道中的各種干擾，使數(shù)據(jù)在傳輸與接收的過程中可能發(fā)生差錯。即接收端接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送端出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。差錯控制技術(shù)的核心是采用高效的糾錯檢錯編碼方法。差錯控制編碼的基本思想（Shannon第二定律）：在數(shù)字信號序列中加入一些冗余

2、碼元，這些冗余碼元不含有通信信息，但與信號序列中的信息碼元有著某種制約關(guān)系，這種關(guān)系在一定程度上可以幫助人們發(fā)現(xiàn)或糾正在信息序列中出現(xiàn)的錯誤也就是誤碼，從而起到降低誤碼率的作用差錯控制編碼：尋找合適的方法將信息碼元和冗余碼元編排在一起的過程。兩種通信系統(tǒng)干擾示意圖香農(nóng)第二定律對于一個給定的有擾信道，若該信道容量為C，則只要信道中的信息傳輸速率R小于C，就一定存在一種編碼方式，使編碼后的誤碼率隨著碼長n的增加按指數(shù)下降到任意小的值?；蛘哒f只要R

3、（FEC）檢錯重發(fā)（ARQ）混合糾錯（HEC）前向糾錯（FEC）收、發(fā)信之間只有一條單向通道（正向信道）。實現(xiàn)糾錯的唯一辦法是傳送糾錯碼?？梢栽谑斩思皶r糾正差錯，它要求的監(jiān)督碼多且復(fù)雜，效率低，常用于誤碼較少的單向信道。檢錯重發(fā)（ARQ）發(fā)送端經(jīng)編碼后，發(fā)出能夠檢錯的碼；接收端收到后，在通過反向信道反饋給發(fā)送端一個應(yīng)答信號；發(fā)送端收到應(yīng)答信號后，進(jìn)行分析，若是接收端認(rèn)為有錯，發(fā)送端就把存儲在緩沖存儲器中的原有碼組復(fù)本讀出，重新傳輸；如此重復(fù)，直至接收端接收到正確的信息為止。檢錯重發(fā)的三種工作方式檢錯重發(fā)三

4、種工作方式的比較停發(fā)等侯重發(fā)：原理簡單，發(fā)送過程是間歇式的，數(shù)據(jù)傳輸效率不高，仍在計算機(jī)通信中應(yīng)用。返回重發(fā)：傳輸效率比停發(fā)等候系統(tǒng)有很大改進(jìn)，在很多數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中得到應(yīng)用。選擇重發(fā)：傳輸效率最高，但要求較為復(fù)雜的控制，在收、發(fā)兩端都要求有數(shù)據(jù)緩存器，價格也最貴?；旌霞m錯將前向糾錯和檢錯重發(fā)方式的結(jié)合。當(dāng)在該碼的糾錯能力范圍內(nèi)時，自動糾正；當(dāng)錯誤過多，超出其糾錯能力時，反饋重發(fā)。2.3.2糾錯檢錯碼的基本原理兩種錯誤形式冗余度分組碼兩種錯誤形式隨機(jī)錯誤：由隨機(jī)噪聲引起的碼元錯誤。突發(fā)錯誤：由突發(fā)噪聲引起的

5、碼元錯誤，如閃電、電器開關(guān)的瞬態(tài)、磁帶缺陷等。冗余度冗余碼：監(jiān)督碼元或校驗碼元冗余度：監(jiān)督碼元的位數(shù)在信息碼序列中加入監(jiān)督碼元才能完成檢錯和糾錯功能，其前提是監(jiān)督碼元要與信息碼之間有一種特殊的關(guān)系。監(jiān)督碼元越多，冗余度越大，糾錯能力也越強(qiáng)，但效率卻低。舉例例如：3位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的碼組集合為23=8種不同的碼組，即，000，001，010，011，100，101，110，111，下面分三種情況來討論：若8組都作為有用的碼組，如表示天氣，000（晴），001（云），010（陰），011（雨），100（雪），1

6、01（霜），110（霧），111（雹），那么其中任一碼組出錯都會變成另一碼組，接收端將無法識別哪一組出錯。舉例（續(xù)1）若只取其中4個碼組作為許用碼組：000（晴）、011（云）、101（陰）、110（雨）當(dāng)000中錯一位，變?yōu)?00、010或001，而這三種碼組都是禁用碼組，故可判定出錯。當(dāng)出現(xiàn)三個錯誤時000變?yōu)?11，它也是禁用碼組。若發(fā)生兩個錯誤，如000變?yōu)?11，則無法判斷對錯。只能識別錯誤，但無法糾錯，因為在收到100時，000，101和110都可能變?yōu)?00。舉例（續(xù)2）增加冗余度，只取兩個

7、作為許用碼組：000（晴）111（雨）可以檢測兩個以下的錯誤，并能糾正一位錯誤。如收到011時，若只有一個錯誤，則判斷錯碼在第一位，糾正為111。但若錯誤碼數(shù)不超過兩位，則存在兩種可能，000錯兩位和111錯一位均可能變?yōu)?11，因此只能檢錯，而無法糾錯。分組碼分組碼：將信息碼分組，為每組信息碼附加若干監(jiān)督碼的編碼，可用符號（n，k）表示。分組碼結(jié)構(gòu)：設(shè)碼長n，信息位k，監(jiān)督位r，有n=k+r?；靖拍畲a組重量：分組碼的一個碼組中“1”的數(shù)目。碼距：兩個碼組對應(yīng)位上數(shù)字不同的位數(shù)稱碼組間的碼距。最小碼距：

8、某種編碼所產(chǎn)生的各個碼組間距離的最小值。用d0表示。最小碼距d0與編碼的檢錯和糾錯能力的關(guān)系檢錯：設(shè)要檢測的錯碼個數(shù)為e，則要求最小碼距d0?e+1糾錯：設(shè)要糾正的錯碼個數(shù)為t，則要求最小碼距d0?2t+1同時糾錯檢錯：d0?e+t+1(e>t)滿足條件3可以同時糾正t個錯，檢出e個錯。例題已知6個碼組為：0000000，0001011，0010101，0011110，0100110，101101。求其間的最小碼距dmin和能