数据通信技术与应用

《数据通信技术与应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据通信技术与应用（65页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、会计学1数据通信技术与应用数据通信技术与应用第八章第八章 差错控制技术差错控制技术OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第1页/共65页8.1 概述概述n n由于信道特性的不理想和信道中存在噪声，数据信号在传输过程中不可避免地会发生差错。n n引起误码的原因n n乘性噪声乘性噪声n n加性噪声加性噪声 随机噪声（随机噪声（随机差错随机差错：错码互相：错码互相独立）独立）脉冲噪声（脉冲噪声（突发差错突发差错：成串集中：成串集中的差错）的差错）第2页/共65页提高数据通信可靠性的提高数据通信可靠性的途径途径应用不同，误码率要求

2、不同，方法不同n n改善传输信道电气特性 抗干扰 能力强的传输介质n n差错控制技术n n编码技术编码技术n n差错控制方法差错控制方法第3页/共65页差错控制的基本概念差错控制的基本概念核心：差错控制编码，即在信息码元序列中加入监督码元n n差错控制编码：在发送端通过对信源输出的二进制信息序列作某种变换，使原来彼此独立、互不相干的信息码元序列产生一定的相关性，变成具有一定规律的数据序列，从而在接收端能根据这种规律性来检查，进而检错或纠正传输信号中的差错。n n奇偶校验第4页/共65页差错控制编码类型差错控制编码类型n n检错码n n 在一定程度上发现传输错误但不能自动在一定程度上发现传输错误

3、但不能自动纠正纠正n n 反馈重传反馈重传n n纠错码n n自动纠正传输差错自动纠正传输差错第5页/共65页差错控制的基本原理差错控制的基本原理p原理原理 许用码字许用码字 禁用码字禁用码字第6页/共65页差错控制编码的特性和差错控制编码的特性和能力能力n n差错控制编码的特性 码元码字码组 码长：码字的码元个数n n汉明重量汉明重量n n码间距离码间距离n n最小码距最小码距第7页/共65页差错控制编码的特性和差错控制编码的特性和能力（能力（cont.）n n最小码距最小码距n n码组的最小码距不同，抗干扰码组的最小码距不同，抗干扰能力也不同能力也不同n n码组的最小码距越大，抗干扰码组的最

4、小码距越大，抗干扰能力越强能力越强第8页/共65页差错控制编码的特性和差错控制编码的特性和能力（能力（cont.）n n最小码距与编码的检错纠错能力的关系定理1定理2定理3第9页/共65页差错控制编码的特性和差错控制编码的特性和能力（能力（cont.）第10页/共65页差错控制编码的特性和差错控制编码的特性和能力（能力（cont.）编码效率n n监督码元：为了减少传输差错，在用户信息序列中插入一定数量的新码元第11页/共65页第八章第八章 差错控制技术差错控制技术OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第12页/共65页8.

5、2 差错控制方法差错控制方法n n定义：利用差错控制编码来控制传输系统的传输差错的方法 检错码、纠错码n n基本思想:在所传送的相互独立无关的数字信号中，人为地按一定规律假如一定的多余码元，使所传输的码字的前后码元产生一定的相关性，从而具有一定的监督关系。接收端就可以利用这种监督关系来检测、纠正错误。第13页/共65页差错控制方法分类差错控制方法分类n n自动请求重发（Automatic Repeat Request,ARQ）n n前向纠错（Forward Error Correction,FEC）n n混合纠错（Hybrid Error Correction,HEC）n n信息反馈（Info

6、rmation Repeat Request,IRQ）第14页/共65页数据请求重发方式数据请求重发方式(ARQ)n n停等式ARQn n连续式ARQn n回退回退NN帧帧ARQARQn n选择性重发选择性重发ARQARQ第15页/共65页停等式停等式ARQn n数据链路层、确认信息、超时定时器第16页/共65页连续式连续式ARQ 停等式ARQ缺点：发送端每发送一个信息帧都要停下来等待接收端的确认信息，信道的利用率很低n n连续式ARQ：不等待前帧确认便发下一帧n n问题：接收端如何对待出错帧之后所接收到的正确帧？n n回退回退NN帧帧ARQARQn n选择性重发选择性重发ARQARQ第17页

7、/共65页回退回退N帧帧ARQn n工作过程n n可能出现的问题（1）数据帧和确认帧都不发生差错和丢失（2）数据帧出现差错（3）数据帧正确，确认帧出现差错第18页/共65页回退回退N帧帧ARQ（cont.）n n工作过程n当线路传播质量很差，误码率较大时，回退当线路传播质量很差，误码率较大时，回退N帧帧ARQ方案不一定优于等停式方案不一定优于等停式ARQ。n在长传播延时链路上回退在长传播延时链路上回退N帧帧ARQ的传输效率也较低的传输效率也较低。第19页/共65页选择性重发选择性重发ARQ 发送端收到包含出错帧序号的NAK后，据此序号从重发表中选出相应的帧的备份，插入到发送帧队列前面予以重发n

8、 n缺点：接收端需要更大的缓冲区存放继出错帧之后到达的正确的数据帧n n实际应用的选择n n发送端和接收端处理机的处理速度n n缓冲器大小第20页/共65页选择性重发选择性重发ARQ（cont.）第21页/共65页ARQ的特点的特点第22页/共65页差错控制方法分类差错控制方法分类n n自动请求重发（Automatic Repeat Request,ARQ）n n前向纠错（Forward Error Correction,FEC）n n混合纠错（Hybrid Error Correction,HEC）n n信息反馈（Information Repeat Request,IRQ）第23页/共65

9、页前向纠错方式（前向纠错方式（FEC）n n工作过程利用纠错编码，接收端译码器能发现错误并能准确地判断差错的位置，从而自动纠正错误n n特点第24页/共65页混合纠错方式混合纠错方式（HEC）n nFEC和ARC方式的结合 能纠则纠，不能纠则重发n n特点第25页/共65页信息反馈方式（信息反馈方式（IRQ）在发送端检测错误n n工作过程n n特点第26页/共65页第八章第八章 差错控制技术差错控制技术OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第27页/共65页8.3 常用检错码常用检错码n n奇偶校验码n n恒比码n n矩阵

10、校验码n n正反码第28页/共65页(1)奇偶校验码奇偶校验码n n偶校验n n奇校验n n优点：简单、冗余度低、效率高 缺点：奇偶校验不能检查出偶数个错第29页/共65页(2)恒比码恒比码n n码字中1和0的个数是恒定的n n“保护电码”“5中取3的恒比码”第30页/共65页恒比码（恒比码（cont.）p“5中取中取3”的恒比码的编码效率？的恒比码的编码效率？p国际无线电报码国际无线电报码“7取取3”恒比码的编码效率？恒比码的编码效率？第31页/共65页恒比码（恒比码（cont.）n n优点 简单，适合传输电传机或其他键盘设备产生的字母或符号n n缺点n n不适用随机二进制数字序列的编码n

11、n不能发现的错误：1错成0的数目=0错成1的数目第32页/共65页(3)矩阵校验码矩阵校验码第33页/共65页矩阵校验码矩阵校验码(cont.)第34页/共65页矩阵校验码矩阵校验码(cont.)第35页/共65页矩阵校验码矩阵校验码(cont.)n n编码特点第36页/共65页（4）正反码）正反码编码方法n n每个正反码字由10个码元组成，信息位5位，监督位5位n n当信息码中1的个数为奇数时，监督码元与信息码元相同n n当信息码中1的个数为偶数时，监督码元是信息码元的反码第37页/共65页正反码正反码(cont.)校验方法n n先将接收码字中信息位和监督位按对应位模2相加，得到一个5位的合

12、成码n n用合成吗生成校验码n n当接收码字中当接收码字中1 1的个数为奇数时，的个数为奇数时，合成码字就作为校验码字合成码字就作为校验码字n n当接收码字中当接收码字中1 1的个数为偶数时，的个数为偶数时，校验码字就是合成码的反码校验码字就是合成码的反码n n观察校验码字中1的个数，进行判决和纠正错误第38页/共65页正反码正反码(cont.)校验方法n n先将接收码字中信息位和监督位按对应位模2相加，得到一个5位的合成码n n用合成吗生成校验码n n当接收码字中当接收码字中1 1的个数为奇数时，的个数为奇数时，合成码字就作为校验码字合成码字就作为校验码字举例举例n n发送码字10101 1

13、0101，接收码字10101 10101n n发送码字10101 10101，接收码字11101 10101n n发送码字10101 10101，接收码字10101 00101n n发送码字10101 10101，接收码字00001 10101第39页/共65页第八章第八章 差错控制技术差错控制技术OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第40页/共65页8.4 线性分组码线性分组码Linear Block Codes，数码，系统码、群码、块码n n（n,k）码n n监督码元与信息码元的关系为线性关系n n特点n n封闭性：

14、任意2个码字之和（模2和）仍为一个码字n n码的最小距离等于非零码的最小重量第41页/共65页线性分组码的编码线性分组码的编码n n（7，4）码，第42页/共65页线性分组码的编码线性分组码的编码第43页/共65页线性分组码的监督矩阵线性分组码的监督矩阵和生成矩阵和生成矩阵监督矩阵监督矩阵第44页/共65页线性分组码的生成矩阵线性分组码的生成矩阵生成矩阵生成矩阵第45页/共65页线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错监督关系式、校正子n n奇偶校验n n若码长为n，信息位数为k，则监督位数为r=n-k 如果希望用r个监督位构造出r个监督关系式来指示一位错码的n种可能位置，则要求第46页/

15、共65页线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(cont.)第47页/共65页线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(cont.)第48页/共65页线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(cont.)要点：要点：第49页/共65页线性分组码的检错和纠线性分组码的检错和纠错错(cont.)第50页/共65页第八章第八章 差错控制技术差错控制技术OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码8.6 卷积码第51页/共65页8.5 循环码循环码循环冗余校验码（CRC）n n定义 线性分组码中各码字中的码元循环左移位（或右移位）所形成

16、的码字仍然是码组中的一个码字（除全零码外）第52页/共65页循环码（循环码（cont.）n n码多项式n n100111，101010n n二进制码多项式的加减运算实际上是逻辑上的异或运算第53页/共65页循环码（循环码（cont.）(n,k)循环码的生成多项式g(x)的性质第54页/共65页循环码（循环码（cont.）循环码的性质第55页/共65页循环码（循环码（cont.）循环码的性质第56页/共65页循环码（循环码（cont.）循环码的编码和译码第57页/共65页循环码（循环码（cont.）循环码的编码和译码第58页/共65页循环码的生成和校验循环码的生成和校验（1）循环码的生成第59页/共65页循环码的生成和校验循环码的生成和校验（2）循环码的校验第60页/共65页循环码（循环码（cont.）第61页/共65页循环码（循环码（cont.）第62页/共65页第八章第八章 差错控制技术差错控制技术OUTLINE8.1 概述8.2 差错控制方法8.3 常用检错码8.4 线性分组码8.5 循环码*8.6 卷积码第63页/共65页8.6 卷积码卷积码第64页/共65页