计算机网络和数据通信10检错与纠错
计算机通信与网络_习题答案
第二章习题解答2.01 试给出数据通信系统的基本模型并说明其主要组成构件的作用。
答:1)信源和信宿信源就是信息的发送端,是发出待传送信息的设备;信宿就是信息的接收端,是接收所传送信息的设备,在实际应用中,大部分信源和信宿设备都是计算机或其他数据终端设备(data terminal eq ui pment,DTE)。
2)信道信道是通信双方以传输媒体为基础的传输信息的通道,它是建立在通信线路及其附属设备(如收发设备)上的。
该定义似乎与传输媒体一样,但实际上两者并不完全相同。
一条通信介质构成的线路上往往可包含多个信道。
信道本身也可以是模拟的或数字方式的,用以传输模拟信号的信道叫做模拟信道,用以传输数字信号的信道叫做数字信道。
3)信号转换设备其作用是将信源发出的信息转换成适合于在信道上传输的信号,对应不同的信源和信道,信号转换设备有不同的组成和变换功能。
发送端的信号转换设备可以是编码器或调制器,接收端的信号转换设备相对应的就是译码器或解调器。
2.02 试解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,数字数据,数字信号。
答:数据:通常是指预先约定的具有某种含义的数字、符号和字母的组合。
信号:信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。
模拟数据:取值是连续的数据。
模拟信号:是指幅度随时间连续变化的信号。
数字数据:取值是离散的数据。
数字信号:时间上是不连续的、离散性的信号2.03 什么叫传信速率?什么叫传码速率?说明两者的不同与关系。
答:传信速率又称为比特率,记作R b,是指在数据通信系统中,每秒钟传输二进制码元的个数,单位是比特/秒(bit/s,或kbit/s或Mbit/s)。
传码速率又称为调制速率、波特率,记作N Bd,是指在数据通信系统中,每秒钟传输信号码元的个数,单位是波特(Baud)。
若是二电平传输,则在一个信号码元中包含一个二进制码元,即二者在数值上是相等的;若是多电平(M电平)传输,则二者在数值上有R b=N Bd×log2 M的关系。
计算机网络 检错码与纠错码
计算机网络检错码与纠错码在通信系统中广泛应用的差错控制技术是差错控制编码技术。
而差错控制编码包括检错码和纠错码两种,其中检错码是为传输的数据信号增加冗余码,以便发现数据信号中的错码,但不能纠正错码;纠错码是为传输的数据信号增加冗余码,以便发现数据信号中的错码,并自动纠正这些错码。
下面介绍几种检错码和纠错码的校验方法。
1.奇偶校验码奇偶校验码是一种最简单的无纠错能力的检错码,其编码规则是先将数据代码分组,例如,将ASCⅡ码中的一个字符或若干个字符分为一组。
在各组数据后面附加一位校验位,使该数据连校验位在内的码元中1的个数恒为偶数则为偶校验,恒为奇数则为奇校验。
奇偶校验无纠错能力,它只能检测出码元中的任意奇数个错误,若有偶数个错误必定漏检。
由于奇偶校验码容易实现,所以当信道干扰较弱,并且数据码长较短时,使用奇偶校验码效果很好,在计算机网络的数据传输中经常使用该检错码。
根据数据代码的分组方法,奇偶校验码可以分为水平奇偶校验、垂直奇偶校验和垂直水平奇偶校验。
●水平奇偶校验如表3-1所示,在水平奇偶校验中,把数据先以适当的长度划分成小组,并把码元按表中所示的顺序一列一列地排列起来,然后对水平方向的码元进行奇偶校验,得到一列校验位,附加在其他各列之后,最后按行的顺序进行传输。
水平奇偶校验能查出水平方向上奇数个错误和不大于数据代码长度的突发错误,无纠错能力,但产生校验码及校验逻辑相对复杂。
表3-1 水平奇偶校验●垂直奇偶校验如表3-2所示,在垂直奇偶校验中,把数据先以适当的长度划分成小组,并把码元按表中所示的顺序一列一列地排列起来,然后对垂直方向的码元进行奇偶校验,得到一行校验位,附加在其他各行之后,然后按列的顺序进行传输。
垂直奇偶校验能够查出列上的奇数个错误,只能查处50%的突发错误,无纠错能力,但产生校验码及校验逻辑相对简单。
表3-2 垂直奇偶校验●垂直水平奇偶校验垂直水平奇偶校验是在水平奇偶校验和垂直奇偶校验的基础上,把两者结合起来对码元进行校验,如表3-3所示。
数据通信与计算机网络实验:CRC校验
实验2:CRC冗余循环校验码实验目的1.了解信道编码在通信系统中的重要性;2.掌握CRC循环码编译码的原理;3.掌握CRC循环码检错纠错原理;实验原理1.实验原理框图2.框图说明:循环码编码过程:数字终端的信号经过串并变换后,进行分组,分组后的数据再经过循环码编码,数据由4bit变为7bit。
实验内容一、循环码编码规则验证通过改变输入数字信号的码型,观测延时输出,编码输出以及译码输出,验证循环码编译码规则,并对比汉明码编码规则有何异同。
1.关电,按表格所示进行连线。
2.开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【循环码】。
(1)将2号模块的拨码开关S12#拨为10100000,拨码开关S22#、S32#、S42#均拨为00000000。
(2)将6号模块的拨码开关S16#拨为0010,即编码方式为循环码。
拨码开关S36#拨为0000,即无错模式。
按下S26#系统复位键。
3.此时系统初始状态为:2号模块提供32K编码输入数据,6号模块进行循环编译码,无差错插入模式。
4.实验操作及波形观测。
(1)用示波器观测TH5处编码输出波形。
注:为方便观测,可以以TH4处延时输出作为输出编码波形的对比观测点。
此处观测的两个波形是同步的。
(2)拨动拨码开关S1前四位观测编码输出并填入下表中:二、循环码检纠错性能检验1. 将6号模块S3按照插错控制表中的拨码方式,逐一插入不同错误,按下6号模块S2系统复位。
重复步骤3~4,验证循环码的检纠错能力。
2. 将示波器触发源通道接TP2帧同步信号,示波器另一个通道接TP1插错指示,可以观测插错位置。
三、实验报告常用的G(3)生成多项式有:G(X)=X3+X2+1 G(X)=X3+X+1 G(X)=X3+11、根据实验测试记录,完成实验表格;2、结合实验波形分析实验电路的工作原理,简述其工作过程;3、分析循环码实现检错及纠错的原理。
数据通信原理课后答案
数据通信原理课后答案一、选择题:1、通信系统必须具备的三个基本要素是()。
[单选题] *A.终端、电缆、计算机B.信号发生器、通信线路、信号接收设备C.信源、通信媒体、信宿(正确答案)D.终端、通信设施、接收设备2、通信系统中,发射器的主要功能是()。
[单选题] *A.产生代传送的数据B.将数据转换成适合在传输系统中传送的信号(正确答案)C.将数据转发到传输介质上D.将信号从一端送到另一端3、今后数据通信的发展方向是()。
[单选题] *A.模拟传输B.数字传输(正确答案)C.模拟数据D.数字数据4、下列陈述中,不正确的是()。
[单选题] *A.数字通信系统比模拟通信系统的抗干扰性更好B.数字通信系统比模拟通信系统更便于集成化C.数字通信系统比模拟通信系统更便于微形化D.数字通信系统比模拟通信系统的信道利用率更高(正确答案)5、波特率等于()。
[单选题] *A.每秒传输的比特数B.每秒可能发生的信号变化的次数(正确答案)C.每秒传输的周期数D.每秒传输的字节数6、承载信息量的基本信号单位是()。
[单选题] *A.码元(正确答案)B.比特C.数据传输速率D.误码率7、传送速率的单位“bps”代表()。
[单选题] *A.bytesper secondB.bitsper second(正确答案)C.baudper secondD.billionper second8、如果网络的传输速率为28.8kbps,要传输2MB的数据大约需要的时间是()。
[单选题] *A.10分钟(正确答案)B.1分钟C.1小时10分钟D.30分钟9、假设某个信道的最高码元传输速率为2000band,而且每一个码元携带4bit的信息,则该信道的最高信息传输速率为()。
提示:最高信息传输速率=码元速率x每个码元携带比特数=2000bandX4bit=8000bit/s [单选题] *A.2000bandB.2000bitC.8000band/sD.8000bit/s(正确答案)10、在计算机网络中,表示数据传输可靠性的指标是()。
计算机网络考试题库带参考答案(二)
计算机网络考试题库带参考答案1填空题3.1.计算机网络的发展和演变可概括为面向终端的计算机网络. 计算机—计算机网络和开放式标准化网络三个阶段。
3.2.收发电子邮件,属于ISO/OSI RM中___ 应用__层的功能。
3.3.在TCP/IP层次模型中与OSI参考模型第四层相对应的主要协议有TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议),其中后者提供无连接的不可靠传输服。
3.4.常见的实用网络协议有TCP/IP、IPX/SPX和NetBEUI。
3.5.计算机网络中常用的三种有线媒体是同轴电缆. 双绞线和光纤。
3.6.计算机网络系统由负责_信息传递__的通信子网和负责信息处理的__资源__子网组成。
3.7.OSI模型有_物理层___._数据链路层___._网络层___. 运输层. 会话层. 表示层和应用层七个层次。
3.8.在局域网参考模型中,__ LLC __与媒体无关,_ MAC ___则依赖于物理媒体和拓扑结构。
3.9.国内最早的四大网络包括原邮电部的ChinaNet. 原电子部的ChinaGBN. 教育部的__ CERnet (或中国教育科研网)___和中科院的CSTnet。
3.10.复盖一个国家,地区或几个洲的计算机网络称为广域网,在同一建筑或复盖几公里内范围的网络称为局域网,而介于两者之间的是城域网。
3.11.现行解决“最后一公里”问题的接入技术有综合业务数字网、高速数字接入设备、同轴电缆宽调制解调器、局域网、无线接入。
3.12.OSI参考模型从高到低分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。
3.13.串行数据通信的方向性结构有三种,即单工、半双工和全双工。
3.14.在TCP/IP 层次模型的第三层( 网络层) 中包括的协议主要有IP 、ICMP 、ARP 及RARP 。
3.15.最常用的两种多路复用技术为_频分多路复用FDM _和_时分多路复用TDM _ ,其中,前者是同一时间同时传送多路信号,而后者是将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流分配给多个信号使用。
计算机网络与通信简答题
1、计算机通信与网络的发展进程经历了哪几个阶段?每个阶段的特点?答:①面向终端(数据通信阶段):线路利用率低,发送信息成本高,既要承担处理数据又要承担通信任务。
②面向通信(分组交换阶段):分组交换网,通信子网用户子网电路交换,报文交换,分组交换。
③面向应用(计算机网络阶段):SNA系统网络体系结构,DNA分布网络体系结构OSI/RM开放系统网络互联。
2、简述令牌环介质访问控制过程?答:①数据帧的发送:令牌的预约、令牌获得、数据发送。
②令牌帧的发送③数据的接收。
3、简述TCP协议采用三次握手建立传输连接过程。
答①A(C) 发出“请求连接”TCP段校头SYN置1,序列号seq为X②B(S)返回一个TCP段置SYN和ACK为1,序列号为Y,确认号为X+1.③A收到B的应答后通过TCP段,ACK为1进行响应,确认号为Y+1.发送到B 端。
4、说明CSMA/CD的工作原理。
(1) 若媒体空闲,则传输,否则转(2) 若媒体忙,一直监听直到信道空闲,然后立即传输(3) 若在传输中监听到干扰,则发干扰信号通知所有站点,等候一段时间,再次传输5、信道复用技术有哪些?(1)时分复用(2)频分复用(3)码分复用(4)空分复用6、简述TCP协议建立连接的三次握手的过程,并说明采用三次握手方式建立连接的好处。
三次握手第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=j)到服务器,并进入SYN_SEND 状态,等待服务器确认;第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=j+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=k),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=k+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED状态三次握手方式建立连接的好处三次握手的目的是同步连接双方的序列号和确认号并交换 TCP 窗口大小信息7、在使用TCP传送数据时,如果有一个确认报文段丢失了,也不一定会引起与该确认报文段对应的数据的重传。
数据通信与计算机网络--04差错控制
课堂小结
理解循环冗余码 理解帧的构成
数据通信与计算机网络-04差错控制
2021/7/16
内容:
同步的基本概念 海明码 循环冗余码
目的与要求:
掌握帧同步的基本概念; 掌握海明码编码原理; 掌握循环冗余码编码原理;
重点与难点:
重点:循环冗余码、海明码; 难点:循环冗余码。
课堂讨论:
海明码? 循环冗余码?
现代教学方法与手段:
投影 PowerPoint幻灯课件
误需要通过反馈重发来纠错
编码效率 R k k
n kr
基本概念
差错控制的编码方式:
自动请求重发ARQ(automatic request for repeat) 向前纠错FEC(Foeward Error Correcytion)
常用的简单差错控制编码
水平奇偶校验:
在面向字符的数据传输中,在每个字符的7位信息码 后附加一个校验位0或1,使整个字符中“1”的个数构成 奇数个(奇校验)或偶数个(偶校验)。
填充的位
字符计数法
在帧头中使用一个字段来标明帧内的字 符数,通常该字段称为帧长字段。 如果发生传输错误,则可能更改帧长的 值,从而导致帧的同步出现问题。 该方法通常与上述其他方法结合使用。
发送: 接收:
计数
计数
计数
第1帧 5个字符
第2帧 5个字符
出错!
第3帧 8个字符
1个字符计数??
7
1
第1 帧正确!
海明码
③为了知道编号为K的数据位对哪些检测 位有影响,将编号K 改写成2的幂的和 (如:11=1+2+8, 29=1+4+8+16),1个位只由 扩展式中所示编号的位检测(编号为11 的位,只能由1,2,8 检测位检测)
计算机网络技术基础05 差错控制技术
小结与作业
➢ 小结 本次课主要学习了差错类型、差错控制的基
本工作方式及奇偶监督码、循环码等方面的知识。
重点掌握循环码的计算方法。
➢ 作业
P55 三 7、8、9
19
谢谢!
计算机网络技术基础
第二章 物理层
➢ 差错控制技术 ➢重点:差错控制技术
数据通信差错控制技术
传输中的差错分为两大类:由热噪声引起的随 机差错和由脉冲型噪声引起的突发差错。
差错控制的核心是抗干扰编码。 基本思想:通过对信息序列作某种变换,使原 来彼此独立、没有相关性的信息码元序列,经过 这种变换后,产生某种规律性(相关性),从而 在接收端有可能根据这种规律性来检查,进而纠 正传输序列中的差错。
的错误、奇数位错、突发长度≤p+1的突发错以 及很大一部分偶数位错。还可用来纠正部分差错。
11
数据通信差错控制技术
循环码
理论上可以证明循环冗余校验码的检错能力有 以下特点:
➢ 可检测出所有奇数位错。 ➢ 可检测出所有双比特的错。 ➢ 可检测出所有小于、等于校验位长度的 突发错。
12
数据通信差错控制技术
既存在随机错码又存在突发错码,错,这种信道称为混合信道。
4
数据通信差错控制技术
差错类型及差错控制的基本工作方式 2、差错控制的基本工作方式
发端
纠错码
收端
前向纠错(FEC)
发端
信息信号 信息信号
收端
信息反馈(IF)
发端
检错码
判决信号
收端
检错重发(ARQ)
发端
检错和纠错码 判决信号
3
数据通信差错控制技术
差错类型及差错控制的基本工作方式
1、差错类型
2015山西对口计算机网络复习题1--3章
第一章——计算机网络概述一、填空题1.计算机网络的网络资源包括________、________和________。
2.1969年12月,Internet的前身________的投入运行,标志着计算机网络的兴起。
3.国际标准化组织(英文简称____)在1984年正式颁布了________________使计算机网络体系结构实现了标准化。
4.通信链路是指两个_______之间传输_______的线路。
分为_______和________,在________上加入__________硬件和软件,就构成了________,只有在__________上才能真正传输数据,___________是__________的基础。
5.Internet的应用有________、_________、电子商务、远程音频、视频应用。
6.计算机网络是由________系统和________系统构成的;从逻辑功能上看,则是由________和________组成的;从拓扑结构看是由一些________和________构成的。
7.________________又称网络单元,一般可分为三类:________、________和________。
8.__________提供访问网络和处理数据的能力,由主机系统、终端控制器和终端组成;__________是计算机网络中负责数据通信的部分,主要完成数据的传输、交换以及通信控制,由________、________组成。
9.网络硬件系统是指构成计算机网络的硬件设备,包括各种____________、_______及________;网络软件主要包括____________、____________和____________。
10.____________是网络中用户使用的计算机设备,又称______;____________是通过网络操作系统为网上工作站提供服务及共享资源的计算机设备。
通信基础知识题库
通信基础知识题库通信与网络技术基础题库1.填空题:1.单工、半双工和全双工分别指两个数据站之间进行数据传输的方向和方式。
2.串行传输和并行传输分别指数据在信道上传输的方式。
3.基带传输和频带传输是根据数据是否进行调制来区分数据传输方式。
4.同步传输和异步传输是根据数据传输的同步方式来区分数据传输方式。
5.频带传输系统与基带传输系统的主要区别在于增加调制解调器,以完成信号频谱的搬移。
6.MODEM主要功能是数字信号与模拟信号间的相互转换。
7.多路复用的理论依据是信号的分割原理,目的是减少各子频带间信号的串扰。
时分多路复用和统计时分多路复用的区别在于采用的分配技术。
8.106bit数据传输中出错1位,误码率为10-6.9.RS-232C规定使用的标准连接器为25芯。
10.监督码元越多,码的纠、检错能力越强。
奇偶校验码能检测出奇数个错。
11.存储转发的数据交换技术包括报文交换和分组交换。
电路交换不能实现异构终端间的相互通信。
12.计算机网络按介质访问控制方法可分为以太网、令牌环网和令牌总线网等。
13.以太网的介质访问控制常采用CSMA/CD算法,应遵循相关标准。
14.常见网卡接口类型包括RJ-45接口、BNC接口和AUI接口,用于接双绞线的是RJ-45接口。
常见网卡总线类型包括PCI总线和ISA总线,用于插主板上白色插槽的是PCI总线。
15.常见集线器按延扩方式分为级联和堆叠二类。
16.VLAN技术的主要目的是控制不必要的广播,防止广播风暴,提高网络的安全性。
划分VLAN的方法主要有基于端口、MAC地址、协议和IP地址四种。
不同的VLAN间不能直接相互通信,应遵循相关标准。
17.光纤分布式数字接口FDDI采用反向双环结构的网络。
2.改写后的文章:通信与网络技术基础题库包括填空题,涵盖了多种通信和网络技术的基础知识。
以下是各题的答案和相关解释:1.单工、半双工和全双工分别指在两个数据站之间进行数据传输的方向和方式。
计算机网络通信技术第04章纠错
差错控制的基本方式
反馈重发纠错(ARQ)方式 前向纠错(FEC)方式 混合纠错(HEC)方式 奇偶监督码 行列监督码 恒比码 海明码
常用检错码:
数据通信中的差错控制技术
在数据传输中,可靠性是一个重要的性能指标,
由于传输信道不理想以及来自各个方面的干扰,出现错误 码元是不可避免的。
行列监督码在某些条件下还能纠错。
突发差错行列监督码
行列监督码也常用于检查或纠正突发差错。可以检查 出错误码元长度小于或等于码组长度的所有错码,并纠正 某些情况下的突发差错。
3.
恒比码(3:2)
恒比码又称等比码或等重码(非零码组中“1”码的个数 称为码重)。恒比码的每个码组中,“1”和“0”的个数之 比都是恒定的。
方阵码只是对构成矩形四角的错码无法检测,故
其检错能力较强。
使误码率降至原误码率的百分之一到万分之一。
行列监督码(含突发错码)
当差错个数恰为4的倍数,且差错位置正好构成矩形的四个角时(如上
图所示方阵码中标有D的码元),方阵码检查不出错误。
含突发错码行列监督码
行列监督码
接收端按同样行列排成方阵,发现不符合行列 监督规则的判决有错。
恒比码
恒比码在检测时,通过计算接收码组中“1”
的数目,判定传输有无错误。这种码除了“1” 错成“0”和“0”错成“1”成对出现的错误以外, 还能发现其他所有形式的错误,故检错能力很 强。
应用这类码后,国际电报的误字率保持在
10-6以下。
4.5.3
纠错编码
现行的抗干扰编码发展成为两大类:分组码和卷积码。
第3讲数据的检错与纠错
停发等侯重发: 原理简单,发送过程是间歇式的,数据传输 效率不高,仍在计算机通信中应用。 返回重发: 传输效率比停发等候系统有很大改进,在很 多数据传输系统中得到应用。 选择重发: 传输效率最高,但要求较为复杂的控制,在 收、发两端都要前向纠错 正向 通道
例题
已知6个码组为:0000000,0001011, 0010101,0011110,0100110,101101。 求其间的最小码距dmin和能检出和纠正的 错码数t。 dmin=3 纠错:要求最小码距d02t+1 则 t=1
结论
要提高纠错检错能力,必须增大最小码 距。 用码率R=k/n表征编码效率。最小码距越 大,编码效率越低。 编码理论要解决的问题就是找出许用码 的集合,既要纠错能力强,又要编码效 率高。
译码器
用户
混合纠错
信源
将前向纠错和检错重发方式的结合。当在该码 的纠错能力范围内时,自动纠正;当错误过多, 反向 通道 超出其纠错能力时,反馈重发。
检错重发 正向 通道 反向 通道 混合纠错 图2.3-1差错控制的基本方式 用户
编码器
缓冲与 控制
译码器
缓冲与 控制
用户
信源
ARQ
FEC
FEC
ARQ
2.3.2 纠错检错码的基本原理
在数字信号序列中加入一些冗余码元这些冗余码元不含有通信信息但与信号序列中的信息码元有着某种制约关系这种关系在一定程度上可以帮助人们发现或纠正在信息序列中出现的错误也就是误码从而起到降低误码率的作用差错控制编码
电力系统通信与网络技术
第三讲 数据的检错与纠错
2.3 数据的检错与纠错
计算机网络技术数据通信基础差错控制技术
差错控制技术数据通信基础CONTENTS目录1,差错地产生2,差错控制编码3,差错控制方法•所谓差错,就是在数据通信,接收端接收到地数据与发送端实际发出地数据出现不一致地现象。
101110101110100000100001111001010101111A B差错地产生是由噪声引起地。
根据产生原因地不同可把噪声分为两类:热噪声与冲击噪声。
a.热噪声。
热噪声又称为白噪声,是由传输介质地电子热运行产生地,它存在于所有电子器件与传输介质。
b.冲击噪声。
冲击噪声呈突发状,常由外界因素引起,其噪声幅度可能相当大,是传输地主要差错。
为了保证通信系统地传输质量,降低误码率,需要采取差错控制措施——差错控制编码。
a.检错码。
检错码是能够自动发现错误地编码,如奇偶校验码,循环冗余校验码。
b.纠错码。
纠错码是能够发现错误且又能自动纠正错误地编码,如海明码,卷积码。
(1)奇偶校验码奇偶校验码是一种最简单地检错码。
其检验规则是:在原数据位后附加校验位(冗余位),根据附加后地整个数据码地"1"地个数为奇数或偶数,而分别叫作奇校验或偶校验。
奇偶校验有水平奇偶校验,垂直奇偶校验,水平垂直奇偶校验与斜奇偶校验。
1011100102.循环冗余校验码•循环冗余校验码也叫CRC码。
它先将要发送地信息数据与一个通信双方同约定地数据进行除法运算,根据余数得出一个校验码,然后将这个校验码附加在信息数据帧之后发送出去。
•接收端在接收到数据后,将包括校验码在内地数据帧再与约定地数据进行除法运算,若余数为"0",则表示接收地数据正确;若余数不为"0",则表明数据在传输地过程出错。
其传输过程如图2-48所示。
a.反馈重发检错方法ARQ (AutomaticRepeaterQuest)是利用编码地方法在数据接收端检测差错。
当检测出差错后,设法通知发送数据端重新发送数据,直到无差错为止,如图2-49所示。
数据通讯与计算机网络-差错检测与纠正
能被g(x)整除的e(x)所对应的差错模式被漏检。 设计g(x),使尽可能多的e(x)不能被g(x)整除。
1. 单比特差错
如果g(x) 多于1项,且x0系数为1,则所有的单比特差错均能被检测出来。
例 10.15
讨论下述g(x)对单比特差错的检测能力。
a. x + 1
b. x3
c. 1
解:
a. 单比特差错模式为e(x)= xi。任何xi不能被x+1整除,所以x+1可检测任何单比 特差错。 b. 如果“i”大于或等于, xi 能被x3整除。所有在位置0~2的单比特差错能被检测 出来。 c. 任何xi 能被1整除。该g(x)不能作为除数。
线性分组码的性质
在线性分组码的码字集中,任何两个准用码字的“XOR”结果是该码字集中的另 一个准用码字。
对线性分组码的码字集,dmin 是该码字集中非全0的准用码字中具有最少个“1” 的准用码字所含有“1”的位数。
前例10.2, 例10.3 :
d=2
d=3
一维奇偶校验码(simple parity-check code)
S3 S2 S1 S0= 0101
5
若a2出错,改变 S2 ,S1
S3 S2 S1 S0= 0110
6
若a3出错,改变 S2 ,S1’S0 S3 S2 S1 S0= 0111
7
若a4出错,改变 S3, S0
S3 S2 S1 S0= 1001
9
若r3出错,改变 S3 若r2出错,改变 S2 若r1出错,改变 S1 若r0出错,改变 S0
解:
a. 任何相邻的两个比特差错e(x)=xj+xj-1均能被x+1整除,故该类差错不能被该g(x)检 测出来。 b. 任何相邻4个比特位置的两比特差错不能被该g(x)检测。 c. 类同于d。 d. 该除数g(x)的最高次项为x15。若e(x)=xt +1的最高次 t <=15,则e(x)不能被该g(x)整 除。一个码字中的两个差错比特只要间隔不大于15位即能被该g(x)检测出来。
计算机网络和数据通信10检错与纠错
Let us find the Hamming distance between two pairs of words. 1. The Hamming distance d(000, 011) is 2 because
2. The Hamming distance d(10101, 11110) is 3 because
10.14
汉明距离
• 汉明距离(Hamming Distance) (码距)是两 个字符串对应位置的不同字符(二进制码元) 的个数。 • 而在一种编码中,任意两个许用码组间距离 的最小值,即码组集合中任意两元素间的最 小距离,称为这一编码的最小汉明(Hamming) 距离,以 d min 表示。
Example 10.4
10.28
Example 10.12
Let us look at some transmission scenarios. Assume the sender sends the dataword 1011. The codeword created from this dataword is 10111, which is sent to the receiver. We examine five cases: 1. No error occurs; the received codeword is 10111. The syndrome is 0. The dataword 1011 is created. 2. One single-bit error changes a1 . The received codeword is 10011. The syndrome is 1. No dataword is created. 3. One single-bit error changes r0 . The received codeword is 10110. The syndrome is 1. No dataword is created.
计算机网络技术基础05 差错控制技术
计算机网络技术基础05 差错控制技术在计算机网络中,数据的传输是至关重要的环节。
然而,由于各种因素的影响,数据在传输过程中可能会出现差错。
为了确保数据的准确性和完整性,差错控制技术应运而生。
这一技术就像是网络数据传输中的“卫士”,时刻守护着信息的正确性,为我们的网络通信提供了可靠的保障。
首先,我们来了解一下什么是差错。
差错,简单来说,就是数据在传输过程中发生了改变,不再是发送方原本想要发送的样子。
这些差错可能由多种原因引起。
比如,信号在传输过程中可能会受到噪声的干扰,导致信号的波形发生变化,从而使接收方接收到错误的数据。
再比如,网络设备的故障、传输介质的质量问题等,都可能导致数据出现差错。
那么,差错控制技术是如何工作的呢?它主要通过两种方式来实现:检错和纠错。
检错技术就像是一个“检查员”,它的任务是检查数据是否存在差错,但不负责改正差错。
常见的检错方法有奇偶校验和循环冗余校验(CRC)。
奇偶校验是一种比较简单的方法,它通过在数据中添加一个奇偶位,使得整个数据中 1 的个数为奇数或偶数。
接收方根据这个奇偶位来判断数据是否有差错。
然而,奇偶校验只能检测出奇数个比特的差错,如果出现偶数个比特的差错,它就无能为力了。
相比之下,循环冗余校验则要强大得多。
发送方和接收方事先约定一个生成多项式,发送方根据这个多项式对数据进行计算,得到一个校验码,并将其附加在数据后面一起发送。
接收方接收到数据后,用同样的生成多项式进行计算,如果计算结果为 0,则说明数据没有差错;否则,就说明数据出现了差错。
循环冗余校验能够检测出多个比特的差错,而且准确率较高,因此在计算机网络中得到了广泛的应用。
接下来,我们说说纠错技术。
纠错技术就像是一个“医生”,不仅能发现数据中的差错,还能将差错改正过来。
纠错技术比检错技术要复杂得多,因为它需要更多的冗余信息来确定差错的位置和内容,并进行纠正。
常见的纠错方法有海明码和卷积码。
海明码通过在数据中插入若干个校验位,形成一个具有特定规律的码字。
数据通信与计算机网络-差错控制
2.3
检错与纠错的基本概念
2.4
几种差错控制编码介绍
目录
2.5
滑窗协议
2.3.1 码距与检错纠错能力
14
1.基本概念
在信道编码中,定义码组中非零码元的数目为码组的重 量,简称码重。例如,“010”码组的码重为1,“011”码 组的码重为2。
把两个码组中对应码位上具有不同二进制码元的位数定 义为两码组的距离,简称码距。例如,(00)与(01)码距 为1,(110)与(101)码距为2。
2.3.2 编码效率
20
编码效率是指一个码组中信息位所占的比重,用R来表示。即
(2-4)
其中,k为信息码元的数目(信息位长度),n为编码组码元的总数(编码后码组 长度:n=k+r),r为监督码元的数目(监督位长度)。
显然,R越大编码效率越高。对于一个好的编码方案,不但希望其检错纠错能力强,而且 还希望它的编码效率高,但两方面的要求是矛盾的,在设计中要全面考虑。
2.差错类型
5
1 2
随机差错
随机差错又称独立差错,是指错码的出现是随机的,且错码 之间是统计独立的。存在这种差错的信道称为随机信道,例 如,微波接力和卫星转发信道。
突发差错
突发差错是指成串集中出现的错码,也就是说,在一些 短促的时间区内会出现大量错码,而在这些短促的时间 区间之间又存在较长的无错码区间。产生突发差错的信 道称为突发信道,如短波、散射等信道。
b5
1111111111
b6
1111111111
b7
0000000000
b8(校验) 0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
2.4.1 奇偶校验码
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Assume the sender encodes the dataword 01 as 011 and sends it to the receiver. Consider the following cases: 1. The receiver receives 011. It is a valid codeword. The receiver extracts the dataword 01 from it.
练习题:编码方案汉明距离dmin = 6. 问检错和纠错能力 是什么?(参照 P181例10.9) 答:最多可以检出5个差错, 可以纠正2个差错。
10.22
10-3 线性块编码(线性码) 10-
由k个信息码元和r个校验码元构成的码组,其中每 一个校验码元是该码组中某些信息码元的模2和,具 有这种结构格式的码组称为线性码。 线性码具有封闭性,意即线性码的任何两个码组对 应位按模2相加所得到的新码组仍然是该线性码的 一个码组。
2.1
10-1 引言 10• 检错和纠错的原理 • 纠错编码之所以具有检错和纠错能力,是因为 在信息码之外附加了监督码。监督码不荷载信 息,它的作用是用来监督信息码在传输中有无 差错,对用户来说是多余的,最终也不传送给用 户,但它提高了传输的可靠性。但是,监督码的 引入,降低了信道的传输效率。一般来说,引入 监督码元越多,码的检错、纠错能力越强,但信 道的传输效率下降也越多。
10.16
Example 10.5
Find the minimum Hamming distance of the coding scheme in Table 10.1. Solution We first find all Hamming distances.
The dmin in this case is 2.
Figure 10.5 Datawords and codewords in block coding
In block coding, we divide our message into blocks, each of k bits, called datawords. datawords. We add r redundant bits to each block to make the length n = k + r. The resulting n-bit blocks are called codewords. codewords.
10.14
汉明距离
• 汉明距离(Hamming Distance) (码距)是两 个字符串对应位置的不同字符(二进制码元) 的个数。 • 而在一种编码中,任意两个许用码组间距离 的最小值,即码组集合中任意两元素间的最 小距离,称为这一编码的最小汉明(Hamming) 距离,以 d min 表示。
Example 10.4
10.18
Table 10.2 A code for error correction (Example 10.3)
10.19
Figure 10.8 Geometric concept for finding dmin in error detection
Figure 10.9 Geometric concept for finding dmin in error correction
10.23
奇偶校验码
a n −1 a n − 2 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅a1 1442443
a0
监督码
信息码
• 编码规则:将所要传送的数据信息分组,再在一 组内诸信息码元后面附加一个校验码元,使得该 组码元中“1”的个数成为奇数或偶数。按照此 规则编成的校验码分别称为奇校验码或偶校验码。
∑
n −1 i =1
ki + kn =
1 (奇校验) (mod 2) 0 (偶校验)
上述两式在发送端生成所需要的奇偶校验码,同 时在接收端又重新生成新的奇偶校验码,并与之 相比较,以确定传输中是否存在差错。 24
Example 10.10
Let us see if the two codes we defined in Table 10.1 and Table 10.2 belong to the class of linear block codes. 1. The scheme in Table 10.1 is a linear block code because the result of XORing any codeword with any other codeword is a valid codeword. For example, the XORing of the second and third codewords creates the fourth one. 2. The scheme in Table 10.2 is also a linear block code. We can create all four codewords by XORing two other codewords.
10.13
Example 10.2 (continued)
2. The codeword is corrupted during transmission, and 111 is received. This is not a valid codeword and is discarded. 3. The codeword is corrupted during transmission, and 000 is received. This is a valid codeword. The receiver incorrectly extracts the dataword 00. Two corrupted bits have made the error undetectable.
回程校验示意图
6
• 数据信号序列错误可归纳为两种类型:①随机性错误, 主要由起伏噪声所引起,其特点是数据信号序列中前后 出错位分布较分散且彼此没有一定的关系;②突发性错 误,主要由脉冲声所引起,其特点是出错位分布较集中, 且前后出错位之间具有某种相关性。
Single-bit error
10-2 块编码 10Figure 10.3 The structure of encoder and decoder
10.12
Example 10.2
Let us assume that k = 2 and n = 3. Table 10.1 shows the list of datawords and codewords. Later, we will see how to derive a codeword from a dataword.
10.17
Example 10.6
Find the minimum Hamming distance of the coding scheme in Table 10.2. Solution We first find all the Hamming distances.
The dmin in this case is 3.
第十章 检错与纠错
• 差错控制-检错和纠错是指对传输的数据信号 进行错误检测和错误纠正,以及发现错误而不 能及时纠正错误,但能加以适当处置的某些方 法。 • 检测和纠正差错的三种基本方法:①时间冗余 法;②设备冗余法;③数据冗余法。 • 差错控制的基本思想:通过对信号码元序列作 某种变换,使得原来彼此独立、无相关性的信 号码元之间产生某种规律性或相关性,从而在 接收端可根据这种规律性来检测甚至纠正传输 序列中可能出现的错误。
10.26
Table 10.3 Simple parity-check code C(5, 4)
A simple parity-check code can detect an odd number of errors.
Figure 10.10 Encoder and decoder for simple parity-check code
10.25
Example 10.11
In our first code (Table 10.1), the numbers of 1s in the nonzero codewords are 2, 2, and 2. So the minimum Hamming distance is dmin = 2. In our second code (Table 10.2), the numbers of 1s in the nonzero codewords are 3, 3, and 4. So in this code we have dmin = 3.
Let us find the Hamming distance between two pairs of words. 1. The Hamming distance d(000, 011) is 2 because
2. The Hamming distance d(10101, 11110) is 3 because
10.28
Example 10.12
Let us look at some transmission scenarios. Assume the sender sends the dataword 1011. The codeword created from this dataword is 10111, which is sent to the receiver. We examine five cases: 1. No error occurs; the received codeword is 10111. The syndrome is 0. The dataword 1011 is created. 2. One single-bit error changes a1 . The received codeword is 10011. The syndrome is 1. No dataword is created. 3. One single-bit error changes r0 . The received codeword is 10110. The syndrome is 1. No dataword is created.