通信课件8.ppt
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1、第第8章章 差错控制原理差错控制原理v差错:差错:通常把接收数据与发送数据不一致的现象称为传输差错,简称为差错。8.1 差错产生原因及差错类型差错产生原因及差错类型v干扰:干扰:脉冲干扰、随机噪声干扰、人为干扰等。v噪声噪声两类:随机噪声和脉冲噪声。v随机噪声:随机噪声:时时处处存在,幅度较小,频带宽。差错是随机的、离散的,是一种随机独立差错。v脉冲噪声:强度大,差错成串出现,即无错则已,有错一片。是一种突发性差错。v混合差错:上两种噪声同时引起的差错。8.2 差错控制基本原理差错控制基本原理v差错控制:差错控制:在通信过程中产生错误时,能有效地检测出错误,并进行纠正,这种方法叫检错与纠错,统
2、称为差错控制。v差错控制方案差错控制方案:v(1)纠错编码:)纠错编码:传输的数据单元带有足够的冗余信息,在接收端发现并自动纠正传输错误。v(2)检错编码)检错编码:传输的数据单元仅带有足以使接收端发现差错的冗余信息,但不能确定错误位置,因而不能纠正错误,只能发现错误。v第一种方案优越,但系统复杂,成本高,应用场合受限。v第二种方案简单,容易实现,编译码速度快,通过重传纠正错误,常用。82差错控制基本原理差错控制基本原理v为什么要在传输的数据单元中增加冗余码元呢?例:v三位二进制码有八种不同组合,000,001,010,011,100,101,110,111。v选择四种作为许用码组许用码组,用
3、来传输信息;另四种作为禁用码组禁用码组。发送000,传输中变为001,010或100。就判定发生了错误。变为111禁用码组。也判定发生了错误。不能发现两位错误。v上述编码只能检测错误,不能纠正错误。收到100,无法判定哪一位码发生错误造成的。000,110,101三者错一位都可变为100。v例:选两个许用码组,000,111,其余为禁用码组。收端可以检测两位以下的错误,或纠正一位错误。v 当收到100时,若认为只有一位错误,则可以纠正为000。111任何一位错误都不可能变为100;若错码不超过两位,两种可能:000错一位变为100,或者111错两位变为100,因而只能检错不能纠纠错。8.3 差
4、错控制编码差错控制编码v检错码:能在译码中发现错误的编码;v纠错码:在译码中不仅能发现错误还能自动纠正错误的编码。v1 奇偶校验奇偶校验v分为两种:奇校验编码和偶校验编码。v偶校验编码:无论信息位有多少位,校验位只有一位,码组中“1”的个数为偶数,要满足关系式v va0-校验位,-模2加运算。在收端,将码组中各位进行模2加,结果为“1”,有错误;为“0”,无错。v 奇校验编码:码组中校验位只有一位,码组中“1”的个数为奇数,要满足关系式v v两者的校验能力相同,只能检测出奇数个错误,不能检测偶数个错误。v分为:垂直奇偶校验、水平奇偶校验和垂直水平奇偶校验。0021aaann0021aaann0
5、021aaann1021aaann8.3 差错控制编码差错控制编码v(1)垂直奇偶校验垂直奇偶校验v也称为字符奇偶校验,在字符代码v后面附加一奇偶校验位,如图。字符 012345678b0000000001b1000011110b2001100110b3010101011b4111111111b5111111111b6000000000b7偶011010010奇1001011018.3 差错控制编码差错控制编码v(2)垂直水平奇偶校验垂直水平奇偶校验v能检测全部奇数个差错和大部分偶数个差错。标出的差错能检测出来,标出的差错同时出现时则检测不出来,即矩形差错检测不出来。v标出的错误可以得到纠正。
6、v实现容易,应用广泛。8.3 差错控制编码差错控制编码v2 循环冗余校验循环冗余校验 v 又称CRC码,检错能力强,实现容易,应用广泛。v 从数学的角度讲,所有的数都可以用多项式来表示,例如 v 125=1102+2101+5100v 1,2,5 多项式的系数。v二进制数10111,可表示为以x为基的多项式v x4+x2+x+1v系数对应着二进制数10111。v 长度为n的二进制序列,与以x为基的n-1次多项式之间具有一一对应的关系。8.3 差错控制编码差错控制编码v n=3:0 0 0 0v 0 0 1 1v 0 1 0 xv 0 1 1 x+1v 1 0 0 x2v 1 0 1 x2+1v
7、 1 1 0 x2+x v 1 1 1 x2+x+1v长度为长度为n的码组可用一个的码组可用一个x的的n-1次多项式表示,码组中每位码的次多项式表示,码组中每位码的数值就是数值就是n-1次多项式中相应的系数值,这个对应的多项式就称次多项式中相应的系数值,这个对应的多项式就称为为数据多项式数据多项式。8.3 差错控制编码差错控制编码v原理:原理:v将发送数据比特序列作为多项式T(x)的系数,选定一k次幂的生成多项式G(x)。用x k乘T(x),得T(x)x k。然后用G(x)去除T(x)x k,得一个余数多项式R(x)。将余数多项式加到数据多项式T(x)之后,作为发送序列。收端用同一G(x)去除
8、接收序列多项式T(x)x k,得计算余数多项式R(x)。如果R(x)与R(x)相同,传输无错;否则传输有错。v校验过程校验过程:a 发端,T(x)乘以x k.意味着将T(x)对应的数据比特序列左移k位。b T(x)x k 除以G(x),v Q(x)商,R(x)余数多项式。v c c 将T(x)x k+R(x)所对应的比特序列作为一个整体发送发送。v d d 收端,对接收序列所对应的多项式T(x)x k 进行运算)()()()()(xGxRxQxGxxTk8.3 差错控制编码差错控制编码v R(x)=R(x),传输正确;R(x)R(x),传输有错。v实际的CRC校验码生成采用二进制模2算法得到。
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