通信原理第11章差錯(cuò)控制編碼ppt課件.ppt

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1、通信原理第11章差錯(cuò)控制編碼9/2/202111.1概述數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中受到干擾，使信號(hào)碼元波形變形，所以傳輸?shù)浇邮斩丝赡馨l(fā)生錯(cuò)誤判決。信號(hào)乘性干擾加性干擾——均衡的方法解決——合理選擇調(diào)制、解調(diào)；發(fā)送功率；差錯(cuò)控制糾錯(cuò)碼的目的：克服隨機(jī)差錯(cuò)，犧牲一部分帶寬，換取信噪比的提高，獲得誤碼率的降低。對(duì)語音信號(hào)：對(duì)糾錯(cuò)要求不高；對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)：對(duì)糾錯(cuò)要求特別高；9/2/20211、信道分類：隨機(jī)信道：錯(cuò)碼的出現(xiàn)是隨機(jī)的按加性干擾引起錯(cuò)誤分布規(guī)律不同分信道分類突發(fā)信道：錯(cuò)碼是成串集中出現(xiàn)的混合信道：既存在隨機(jī)錯(cuò)碼又存在突發(fā)錯(cuò)碼2、差錯(cuò)類型：隨機(jī)錯(cuò)碼：比較平緩，比較均勻突發(fā)錯(cuò)碼：突發(fā)性

2、、大面積的差錯(cuò)（受外界突發(fā)性的影響）9/2/20213、差錯(cuò)圖型/圖樣（ErrorPattern）發(fā)的碼組：S收的碼組：R差錯(cuò)碼組：E例如：S：00100R：11000E：11100E的位為“1”，則該位有錯(cuò)；E的位為“0”，則該位無錯(cuò)；9/2/20214、差錯(cuò)控制技術(shù)的種類前向糾錯(cuò)法（FEC）檢錯(cuò)重發(fā)法（ARQ）反饋校驗(yàn)法（HEC）檢錯(cuò)刪除（1）前向糾錯(cuò)法（FEC）——ForwardErrorCorrection接收端不僅能在收到信碼中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤（檢錯(cuò)），還能糾正錯(cuò)碼（糾錯(cuò)），對(duì)碼要求有糾錯(cuò)功能，即用糾錯(cuò)碼，對(duì)碼要求高。不需要反向信道，適用于實(shí)時(shí)傳輸；糾錯(cuò)設(shè)備比檢錯(cuò)設(shè)備復(fù)雜。

3、9/2/2021（2）檢錯(cuò)重發(fā)法（ARQ）——AutomaticRepeatQuest（自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求）接收端在收到的信碼中檢測(cè)出錯(cuò)碼時(shí)，即通知發(fā)送端重發(fā)，直到正確接收到為止。需要雙向信道，不能傳實(shí)時(shí)信號(hào)（不適合音頻、視頻，只適合傳數(shù)據(jù)）；對(duì)性能要求高的數(shù)據(jù)傳輸用此類方法。框圖：9/2/2021在發(fā)送端，輸入的信息碼元在編碼器中被分組編碼（加入監(jiān)督碼元）后，除了立即發(fā)送外，還暫存于緩沖存儲(chǔ)器中。若接收端解碼器檢出錯(cuò)碼，則由解碼器控制產(chǎn)生一個(gè)重發(fā)指令。此指令經(jīng)過反向信道送到發(fā)送端。由發(fā)送端重發(fā)控制器控制緩沖存儲(chǔ)器重發(fā)一次。9/2/2021接收端僅當(dāng)解碼器認(rèn)為接收信息碼元正確時(shí)，才

4、將信息碼元送給收信者，否則在輸出緩沖存儲(chǔ)器中刪除接收碼元。當(dāng)解碼器未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼時(shí)，經(jīng)過反向信道發(fā)出不需重發(fā)指令。發(fā)送端收到此指令后，即繼續(xù)發(fā)送后一碼組，發(fā)送端的緩沖存儲(chǔ)器中的內(nèi)容也隨之更新。正確時(shí)輸出錯(cuò)誤時(shí)刪除9/2/20211）3種ARQ系統(tǒng)①停止等待ARQ系統(tǒng)接收碼組ACKACKNAKACKACKNAKACKt1233455發(fā)送碼組12334556t有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組每發(fā)送一組數(shù)據(jù)后發(fā)送端等待接收端的確認(rèn)(ACK)答復(fù)，然后再發(fā)送下一組數(shù)據(jù)。當(dāng)接收數(shù)據(jù)有誤，接收端發(fā)回一個(gè)否認(rèn)(NAK)答復(fù)，這時(shí)，發(fā)送端將重發(fā)該組數(shù)據(jù)。系統(tǒng)是工作在半雙工狀態(tài)，時(shí)間沒有得到充分利用，傳輸效率較低

5、。9/2/2021②拉后ARQ系統(tǒng)發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)組，接收端對(duì)于每個(gè)接收到的數(shù)據(jù)組都發(fā)回確認(rèn)(ACK)或否認(rèn)(NAK)答復(fù)。例如，圖中第5組接收數(shù)據(jù)有誤，則在發(fā)送端收到第5組接收的否認(rèn)答復(fù)后，從第5組開始重發(fā)數(shù)據(jù)組。在這種系統(tǒng)中需要對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)組和答復(fù)進(jìn)行編號(hào)，以便識(shí)別。顯然，這種系統(tǒng)需要雙工信道。接收數(shù)據(jù)有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組910111011122143657981110576ACK1NAK5NAK9ACK5發(fā)送數(shù)據(jù)57695214367981011101112重發(fā)碼組重發(fā)碼組ACK99/2/2021③選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組9214365759810111

6、31412發(fā)送數(shù)據(jù)995852143671011131412重發(fā)碼組重發(fā)碼組NAK9ACK1NAK5ACK5ACK9它只重發(fā)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)組，因此進(jìn)一步提高了傳輸效率。2）ARQ的主要優(yōu)點(diǎn)：——和前向糾錯(cuò)方法相比①監(jiān)督碼元較少即能使誤碼率降到很低，即碼率較高；②檢錯(cuò)的計(jì)算復(fù)雜度較低，成本降低；③檢錯(cuò)用的編碼方法和加性干擾的統(tǒng)計(jì)特性基本無關(guān)，能適應(yīng)不同特性的信道。9/2/20213）ARQ的主要缺點(diǎn)：①需要雙向信道來重發(fā)，不能用于單向信道，也不能用于一點(diǎn)到多點(diǎn)的通信系統(tǒng)。②因?yàn)橹匕l(fā)而使ARQ系統(tǒng)的傳輸效率降低。③在信道干擾嚴(yán)重時(shí)，可能發(fā)生因不斷反復(fù)重發(fā)而造成事實(shí)上的通信中斷。④不適

7、合要求實(shí)時(shí)通信的場(chǎng)合，例如電話通信。（3）反饋校驗(yàn)法（HEC）接收端將收到的信碼原封不動(dòng)地轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送端，并與原發(fā)送信碼相比較，如果有錯(cuò)，發(fā)送端重發(fā)。需要雙向信道。因?yàn)槊恳唤M信碼都傳輸2次，所以傳輸效率很低。9/2/2021（1）前向糾錯(cuò)法（FEC）（2）檢錯(cuò)重發(fā)法（ARQ）（3）反饋校驗(yàn)法（HEC）差錯(cuò)控制技術(shù)的種類其中，（1）,（2）兩種方法均在接收端識(shí)別有無錯(cuò)碼，這是由發(fā)送端的信道編碼器在信息碼元序列中增加一些監(jiān)督碼元來實(shí)現(xiàn)的。（1）差錯(cuò)控制編碼——在信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元。5、差錯(cuò)控制編碼：常