海明码的基本原理(精)

海明码

海明码海明码是由R.HmIMI1ing在1950年首次提出的,它是一种可以纠正一位差错的编码。

可以借用简单奇偶校验码的生成原理来说明海明码的构造方法。

若k(=n-1)位信息位an-1an-2…a1加上一位偶校验位a0,构成一个n位的码字an-1an-2...a1a0,则在接收端校验时,可按关系式S=an-1+an-2+…+a1+a0来计算。

若求得S=0,则表示元错;若S=1,则有错。

上式可称为监督关系式,S称为校.正因子。

.在奇偶校验情况下,只有一个监督关系式和一个校正因子,其取值只有0或1两种情.况,分别代表元错和有错两种结果,还不能指出差错所在的位置。

不难设想,若增加冗余位,也即相应地增加了监督关系式和校正因子,就能区分更多的情况。

如果有两个校正因子.S1和S0,则S1S0取值就有00、01、10或11四种可能的组合,也即能区分四种不同的情况。

若其中一种取值用于表示无错(如00),则另外三种(01、10及11)便可以用来指出.不同情况的差错,从而可以进一步区分出是哪一位错。

设信息位为k位,增加r位冗余位,构成一个n=k+r位的码字。

若希望用r个监督关系式产生的r个校正因子来区分元错和在码字中的n个不同位置的一位错,则要求满足以下关系式:2r>=n+1 或 2r>=k+r+1以k=4为例来说明,则要满足上述不等式,必须r>=3。

假设取r=3,则n=k+r=7,即在4位信息位a6a5a4a3后面加上3位冗余位a2a1a0,构成7位码字a6a5a4a3a2a1a0,其中a2、a1和a0分别由4位信息位中某几位半加得到,在校验时,a2、a1和a0就分别和这些位半.加构成三个不同的监督关系式。

在无错时,这三个关系式的值S2、S1和S0全为"0"。

若a2错,则S2=1,而S1=S0=0;若a1错,则S1=1,而S2=S0=0;若a0错,则s0=1,而S2=S1=0。

奇偶校验码,海明码,循环冗余CRC(精)

1、奇偶校验码二进制数据经过传送、存取等环节，会发生误码（1变成0或0变成1），这就有如何发现及纠正误码的问题。

所有解决此类问题的方法就是在原始数据（数码位）基础上增加几位校验（冗余）位。

一、码距一个编码系统中任意两个合法编码（码字）之间不同的二进数位（bit）数叫这两个码字的码距，而整个编码系统中任意两个码字的的最小距离就是该编码系统的码距。

如图1所示的一个编码系统，用三个bit来表示八个不同信息中。

在这个系统中，两个码字之间不同的bit数从1到3不等，但最小值为1，故这个系统的码距为1。

如果任何码字中一位或多位被颠倒了，结果这个码字就不能与其它有效信息区分开。

例如，如果传送信息001，而被误收为011，因011仍是表中的合法码字，接收机仍将认为011是正确的信息。

然而，如果用四个二进数字来编8个码字，那么在码字间的最小距离可以增加到2，如图图 1图 2注意，图8-2的8个码字相互间最少有两bit因此，如果任何信息的一个数位被颠倒，码字，接收机能检查出来。

例如信息是1001，误收为1011接收机知道发生了一个差错，因为1011不是一个码字（表中没有）。

然而，差错不能被纠正。

的，正确码字可以是1001，1111，0011或1010能确定原来到底是这4个码字中的那一个。

也可看到，这个系统中，偶数个（2或4）差错也无法发现。

为了使一个系统能检查和纠正一个差错，必须至少是“3”。

最小距离为3时，或能纠正一个错，或能检二个错，但不能同时纠一个错和检二个错。

错和检错能力的进一步提高需要进一步增加码字间的最小距离。

图8-3的表概括了最小距离为1至7的码的纠错和检错能力。

图3 码距越大，纠错能力越强，但数据冗余也越大，即编码效率低了。

所以，选择码距要取决于特定系统的参数。

数字系统的设计者必须考虑信息发生差错的概率和该系统能容许的最小差错率等因素。

要有专门的研究来解决这些问题。

二、奇偶校验奇偶校验码是一种增加二进制传输系统最小距离的简单和广泛采用的方法。

海明码详解(精)

海明码详解这两天也在研究海明码的问题，把我的理解说给你吧，按照我说的可以顺利得到海明码步骤：一、确定校验码的位数k二、确定校验码的位置三、数据的位置四、求出校验位的值首先，海明码的作用是：在编码中如果有错误，可以表达出第几位出了错，二进制的数据只有0和1，修改起来很容易，求反即可，这需要加入几个校验位。

重要的知识点：海明码的组成，不是简单的在后面加上校验位，海明码≠数据位+检验位那检验位该怎么加呢？它是根据总的位置来加的，加在【2的几次幂】的位置上，这个位置不是我们通常的从右向左数位置，刚好相反，是从左右如下图：P是校验位， D是数据位：原始的数据是：101101 校验位是插到了 1 2 4 8这几个位置上的。

位置M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10甲P1 P2 D1P3 D2D3D4P4 D5D6乙10 110 1步骤一、确定校验码的位数k公式：m+k+1≤2^k (m是数据位的位数，K是要加的校验位的位数数据长是4位，校验码就是3位4+k+1≤2^kK最小只能是3数据长是5,6,7,8,9,校验码就是4位5+k+1≤2^kK最小就只能取4101101 数据位是6位，那校验位应该是4位，那总位数是：6+4=10位步骤二、确定校验码的位置位置M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10甲P1 P2 D1P3 D2D3D4P4 D5D6乙10 110 1（图1）注意：【位置是从左----------右编码】（网上好多都反了，都是从右往左的，这应该是错的）校验位就插在2的幂次方的位置上。

4个检验位就是插到，2的0次方=1，2的1次方=2，2的2次方=4，2的3次方=8的位置上。

始上（图1）步骤三、数据的位置数据位置就按顺序写入进去就OK了，不要写到校验位就是的了。

步骤四、求出校验位的值也就是求图1中：p1 p2 p3 p4 的值。

那这几个数该如何求值呢？这里就要引进一个线性码的概念了，就是这4位校验码和图1中的那些位置上的数有关系呢？这里有一个进制转换的问题要先解决：因为是4位校验码，所以我们可以s4 s3 s2 s1 这个数来表示这个4位校验码，也就是p4 p3 p2 p1M1号位是十进制的1 转成四位二进制数就是：0001 即M1 和s1有关系同样的道理M2 变成四位二进制数： 0010 0010----s4 s3 s2 s1 s2的位置上是1 ，所以M2和S2有关系。

海明码详解

海明码详解①海明校验的基本思想将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位，做奇偶测试，就能提供多位检错信息，以指出最大可能是哪位出错，从而将其纠正。

实质上，海明校验是一种多重校验。

②海明校验的特点它不仅具有检测错误的能力，同时还具有给出错误所在准确位置的能力。

一．校验位的位数校验位的位数与有效信息的长度有关设:N--为校验码的位数 K--是有效信息位 r--校验位（分成r组作奇偶校验，能产生r位检错信息）海明码应满足 N=K＋r≤2r－1 若r=3 则N=K＋r≤7 所以K≤4二．分组原则`在海明码中，位号数（1、2、3、……、n）为2的权值的那些位，即：1(20)、2(21)、 4(22)、8(23)、…2r-1位，作为奇偶校验位并记作: P1、P2、P3 、P4、…Pr，余下各位则为有效信息位。

例如： N=11 K=7 r=4 相应海明码可示意为位号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11P占位P1 P2 × P3 × × × P4 × × ×其中×均为有效信息，海明码中的每一位分别被P1P2P3P4… Pr 中的一至若干位所校验，其规律是：第i位由校验位位号之和等于i的那些校验位所校验如：海明码的位号为3，它被P1P2（位号分别为1,2）所校验海明码的位号为5，它被P1P3（位号分别为 1,4）所校验归并起来: 形成了4个小组，每个小组一个校验位，校验位的取值，仍采用奇偶校验方式确定。

如表2·6 、表2·7所示：三．编码、查错、纠错原理以4位有效信息(b1、b2、b3、b4)和3位校验位(P1、P2、P3)为例: K=4 r=3 海明序号 1 2 3 4 5 6 7海明码 P1 P2 b1 P3 b2 b3 b4根据表2-8可以看到（1）每个小组只有一位校验位，第一组是P1、第二组是P2、第三组是P3。

海明码详解(精)

海明码详解这两天也在研究海明码的问题，把我的理解说给你吧，按照我说的可以顺利得到海明码步骤：一、确定校验码的位数k二、确定校验码的位置三、数据的位置四、求出校验位的值首先，海明码的作用是：在编码中如果有错误，可以表达出第几位出了错，二进制的数据只有0和1，修改起来很容易，求反即可，这需要加入几个校验位。

重要的知识点：海明码的组成，不是简单的在后面加上校验位，海明码≠数据位+检验位那检验位该怎么加呢？它是根据总的位置来加的，加在【2的几次幂】的位置上，这个位置不是我们通常的从右向左数位置，刚好相反，是从左右如下图：P是校验位， D是数据位：原始的数据是：101101 校验位是插到了 1 2 4 8这几个位置上的。

位置M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10甲P1 P2 D1P3 D2D3D4P4 D5D6乙10 110 1步骤一、确定校验码的位数k公式：m+k+1≤2^k (m是数据位的位数，K是要加的校验位的位数数据长是4位，校验码就是3位4+k+1≤2^kK最小只能是3数据长是5,6,7,8,9,校验码就是4位5+k+1≤2^kK最小就只能取4101101 数据位是6位，那校验位应该是4位，那总位数是：6+4=10位步骤二、确定校验码的位置位置M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10甲P1 P2 D1P3 D2D3D4P4 D5D6乙10 110 1（图1）注意：【位置是从左----------右编码】（网上好多都反了，都是从右往左的，这应该是错的）校验位就插在2的幂次方的位置上。

4个检验位就是插到，2的0次方=1，2的1次方=2，2的2次方=4，2的3次方=8的位置上。

始上（图1）步骤三、数据的位置数据位置就按顺序写入进去就OK了，不要写到校验位就是的了。

步骤四、求出校验位的值也就是求图1中：p1 p2 p3 p4 的值。

那这几个数该如何求值呢？这里就要引进一个线性码的概念了，就是这4位校验码和图1中的那些位置上的数有关系呢？这里有一个进制转换的问题要先解决：因为是4位校验码，所以我们可以s4 s3 s2 s1 这个数来表示这个4位校验码，也就是p4 p3 p2 p1M1号位是十进制的1 转成四位二进制数就是：0001 即M1 和s1有关系同样的道理M2 变成四位二进制数： 0010 0010----s4 s3 s2 s1 s2的位置上是1 ，所以M2和S2有关系。

海明码校验和纠错原理详细

海明码校验和纠错原理详细海明纠错码当计算机存储或移动数据时，可能会产⽣数据位错误，这时可以利⽤汉明码来检测并纠错，简单的说，汉明码是⼀个错误校验码码集，由Bell实验室的R.W.Hamming发明，因此定名为汉明码。

海明码（Hamming Code）是⼀个可以有多个校验位，具有检测并纠正⼀位错误的纠错码，所以它也仅⽤于通信特性较好的环境中，如以太局域⽹中，因为如果通道特性不好的情况下，出现的错通常也不是⼀位。

海明码的检错、纠错基本思想是将有效信息按某种规律分成若⼲组，每组安排⼀个校验位进⾏奇偶性测试，然后产⽣多位检测信息，并从中得出具体的出错位置，最后通过对错误位取反来将其纠正。

要采⽤海明码纠错，需要按以下⼏个步骤。

1计算校验位数2 确定校验码位置3 确定校验码4 实现校验和纠错1. 计算校验位数它是这样的规定的：假设⽤N表⽰添加了校验码位后整个信息的⼆进制位数，⽤K代表其中有效信息位数，r表⽰添加的校验码位，它们之间的关系应满⾜：N=K＋r≤2r－1。

如K=5，则要求2r-r≥5+1=6，根据计算可以得知r的最⼩值为4，也就是要校验5位信息码，则要插⼊4位校验码。

如果信息码是8位，则要求2r-r≥8+1=9，根据计算可以得知r的最⼩值也为4。

根据经验总结，得出信息码和校验码位数之间的关系如表5-1所⽰。

2．确定校验码位置上⼀步我们确定了对应信息中要插⼊的校验码位数，但这还不够，因为这些校验码不是直接附加在信息码的前⾯、后⾯或中间的，⽽是分开插⼊到不同的位置。

但不⽤担⼼，校验码的位置很容易确定的，那就是校验码必须是在2n次⽅位置，如第1、2、4、8、16、32，……位（对应20、21、22、23、24、25，……，是从最左边的位数起的），这样⼀来就知道了信息码的分布位置，也就是⾮2n次⽅位置，如第3、5、6、7、9、10、11、12、13，……位（是从最左边的位数起的）。

举⼀个例⼦，假设现有⼀个8位信息码，即b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8，由表5-1得知，它需要插⼊4位校验码，即p1、p2、p3、p4，也就是整个经过编码后的数据码（称之为“码字”）共有12位。

海明码

1.海明码的概念海明码是一种可以纠正一位差错的编码。

它是利用在信息位为k位，增加r位冗余位，构成一个n=k+r位的码字，然后用r个监督关系式产生的r个校正因子来区分无错和在码字中的n个不同位置的一位错。

它必需满足以下关系式：2^r>=n+1 或2^r>=k+r+1海明码的编码效率为：R=k/(k+r)式中k为信息位位数r为增加冗余位位数[font class="Apple-style-span" style="font-weight: bold;"id="bks_cu2htj1g"]2.[/font][font class="Apple-style-span" style="font-family: ��; font-size: 12px; line-height: normal; " id="bks_4dxtg15k"][font]海明码的原理[/font]在数据中间加入几个校验码，将玛距均匀拉大，将数据的每个二进制位分配在几个奇偶校验组里，当某一位出错，会引起几个校验位的值发生变化。

海明不等式：校验码个数为K，2的K次幂个信息，1个信息用来指出“没有错误”，其余2K-1个指出错误发生在那一位，但也可能是校验位错误，故有N<=2的K次-1-K能被校验。

海明码的编码规则：1.每个校验位Ri被分配在海明码的第2的i次的位置上，2.海明玛的每一位（Hi)是由多个/1个校验值进行校验的，被校验玛的位置玛是所有校验这位的校验位位置玛之和。

一个例题：4个数据位d0,d1,d2,d3, 3个校验位r0,r1,r2，对应的位置为：d3 d2 d1 r2 d0 r1 r0 ======b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1校验位的取值，就是他所能校验的数据位的异或b1为b3,b5,b7的异或，b2为b3,b6,b7 b4为b5,b6,b7 [/font][font class="Apple-style-span" style="font-family: ��; font-size: 12px; line-height: normal; " id="bks_4dxtg15k"]海明玛传送到接受方后，将上三式的右边（b1,b2,b4)的逻辑表达式分别异或上左边的值就得到了校验方程，如果上题采用偶校验G1=b1 b3 b5 b7的异或G2=b2 b3 b6 b7的异或G3=b4 b5 b6 b7的异或若G1G2G3为001是第四位错若为011是第六位错[/font][font class="Apple-style-span" style="font-family: ��; font-size: 12px; line-height: normal;"] [/font]3.海明码的生成与接收特注：以下的+均代表异或方法一：1)海明码的生成。

海明码

海明码用k位冗余位来校正m+k位数据。

由于k位冗余位可以表示2的k次方个数，其中要有一个数表示m位数据都没错，剩下的2的k次方减1个数表示有错的信息，且必须能表示错误位在m个不同位置时的情况，所以必须要有2的k次方减1>=m。

效验位是跟数据位混在一起的，一般来说是放在2的i次方处（i=0,1,2...）比如假设原始数据为8位D1D2 D3D4D5D6D7D8，通过上面的不等式可以知道k=4，也就是效验位为P1P2P3P4，则最终发送出去的数据为：码位：m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11 m12码字：P1 P2 D1 P3 D2 D3 D4 P4 D5 D6 D7 D8海明码的监督关系：这个比较难点。

第1个效验位可以效验：m1 m3 m5 m7 m9 m11 （1 1+2 1+4 1+2+4 1+8 1+2+8 1+2+4+8...）第2个效验位可以效验：m2 m3 m6 m7 m10 m11 （2 2+1 2+4 2+1+4 2+8 2+1+8 2+1+4+8...）第3个效验位可以效验：m4 m5 m6 m7 m12 （4 4+1 4+2 4+1+2 4+8 4+1+8 4+1+2+8...）第4个效验位可以效验：m8 m9 m10 m11 m12 （8 8+1 8+2 8+1+2 8+4 8+1+4 8+1+2+4...）呼，应该不难看出规律吧。

效验位的计算：用例子说话最容易理解。

假设信息为8位：1 1 0 0 1 1 0 0 ，则编码后为：码位：m1 m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11 m12码字：P1 P2 1 P3 1 0 0 P4 1 1 0 0监督关系为（用S表示，+表示逻辑加）：S1=m1 + m3 + m5 + m7+ m9+ m11S2=m2 + m3 + m6 + m7+ m10+ m11S3=m4 + m5 + m6 + m7+ m12S4=m8 + m9 + m10 + m11+ m12当信息没有错误时，S1=S2=S3=S4=0，代入数据，有0=P1 + 1 + 1 + 0 + 1 + 00=P2 + 1+ 0+ 0+ 1+ 00=P3 + 1+ 0+ 0+ 00=P4 + 1+ 1+ 0+ 0很容易计算出：P1=1，P2=0，P3=1，P4=0所以海明码为:"1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0"。

海明码的知识

2)求出冗余码的偶校验和，并按码位累加到err中：
A=∑(1,0,1,0,1,0)=1 err=err+20=1
B=∑(0,0,0,0,1,0)=1 err=err+21=3
C=∑(1,1,0,0,0) =0 err=err+0 =3
D=∑(0,1,1,0,0) =0 err=err+0 =3
由err≠0可知接收码字有错，
2)冗余码与信息码合成的海明码是：
"0010a2a1a0"。
设S2=S1=S0=0,由监督关系式得：
异或运算：
a2=a4+a5+a6=1
a1=a3+a5+a6=0
a0=a3+a4+a6=1
因此，海明码码字为：
"00101"
2)海明码的接收。
例2.已知：
海明码的监督关系式为：
S2=a2+a4+a5+a6
编辑词条海明码
1.海明码的概念
海明码是一种可以纠正一位差错的编码。它是利用在信息位为k位，增加r位冗余位，构成一个n=k+r位的码字，然后用r个监督关系式产生的r个校正因子来区分无错和在码字中的n个不同位置的一位错。它必需满足以下关系式：
2^r>=n+1或2^r>=k+r+1
海明码的编码效率为：
R=k/(k+r)
求：
海明码码字。
解：1)把冗余码
A、B、
C、…，顺序插入信息码中，得海明码
码字:
" A B 1 C 1 0 0 D 1 1 0 0 "
码位:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

4位数据海明校验码的生成与纠错

数据在传输或存储过程中常常会出现错误，为了保证数据的完整性和准确性，通常会采用校验码来进行数据校验和纠错。

海明码是一种常用的校验码之一，它能够在一定程度上实现数据的纠错和校验。

本文将详细介绍4位数据海明校验码的生成与纠错原理及方法。

一、海明码的基本原理海明码是由美国数学家理查德·海明提出的一种能够检测和纠正数据中出现的错误的编码方式。

它通过向数据中添加校验位来实现对数据进行校验和纠错。

海明码的基本原理可以概括为以下几点：1. 通过向数据中添加冗余位来实现纠错功能。

2. 通过对数据进行位的异或运算来计算校验位。

3. 通过校验位的比较来检测错误位并进行纠错。

二、4位数据海明校验码的生成方法在生成4位数据海明校验码时，需要依据原始数据的位数来确定校验位的数量。

对于4位数据，通常采用2位校验位。

而具体的生成方法如下：1. 将4位原始数据表示成二维矩阵形式。

2. 根据原始数据矩阵的每一列，计算出校验位的值。

3. 将校验位添加到原始数据矩阵中。

4. 根据生成的数据矩阵，计算出校验位的值并添加到数据中。

三、4位数据海明校验码的纠错方法当使用4位数据海明校验码进行数据传输或存储时，若出现错误，需要通过校验位来检测错误位并进行纠错。

纠错方法如下：1. 对接收到的数据进行校验，计算出校验位的值。

2. 将计算得到的校验位的值与接收到的校验位的值进行比较。

3. 根据比较结果确定错误位的位置，并将其进行纠正。

四、4位数据海明校验码的应用场景4位数据海明校验码主要应用于对数据进行短距离传输和存储过程中。

其应用场景包括但不限于以下几种情况：1. 在计算机内存中对数据进行校验和纠错。

2. 在通信传输过程中对数据进行校验和纠错。

3. 在存储介质中对数据进行校验和纠错。

4. 在传感器数据采集过程中对数据进行校验和纠错。

五、4位数据海明校验码的优缺点4位数据海明校验码作为一种常见的纠错码，具有一定的优点和缺点。

主要表现在以下几个方面：优点：1. 能够有效检测和纠正数据中出现的错误。

Hamming码(精)

C8 C4 C2 C1 Figure 4.10 Layout of Data bits and Check bits
4
The check bits are calculated as follows, where the symbol designates the exclusive-or operation:
5
When the new check bits are compared with the old check bits, the syndrome word is formed:
The result is 0110, indicating that bit position 6, which contains data bit 3, in error.
Those bit positions whose position number are powers of 2 are designated as check bits. Each check bit operates on every data bit position whose position number contains a 1 in the corresponding column position. Bit position n is checked by those bits Ci such that ∑i=n.
Figure ErrorCorrecting Code
• The comparison logic receives as input two k-bit values. A bit-by-bit comparison is done by taking the exclusive-or of the two inputs. The results is called the syndrome word. – The syndrome word is therefore K bits wide and has a range between 0 and 2K-1. The value 0 indicates that no error was detected. Leaving 2K-1 values to indicate, if there is an error, which bit was in error (the numerical value of the syndrome indicates the position of the data bit in error). – An error could occur on any of the M data bits or K check bits so, 2K-1≥M+K (This equation gives the number of bits needed to correct a 3 single bit error in a word containing M data bits.)

海明码——精选推荐

海明码海明码（Hamming Code）是在电信领域的一种线性检测码，以发明者理查德·卫斯里·海明的名字命名。

海明码在传输的消息流中插入验证码，当计算机存储或移动数据时，可能会产生数据位错误，以侦测并更正单一比特错误。

由于海明编码简单，它们被广泛应用于内存（RAM）电路。

1940年，海明于贝尔实验室（Bell Labs）工作，运用贝尔V型（Bell Model V）电脑，一个周期时间为几秒钟的机电继电器计算机。

输入终端是依靠打孔卡（Punched Card），这不免会产生读取错误。

在平日，特殊代码将发现错误并闪灯（flash lights），使得操作者能够纠正这个错误。

在周末和下班期间，在没有操作者的情况下，机器只会简单地转移到下一个工作。

海明在周末工作，他对于不可靠的读卡机发生错误后，总是必须重新开始项目变得愈来愈沮丧。

在接下来的几年中，他为了解决错误检测的问题，着手开发功能强大的检测算法。

直到1950年，他发表了著名的海明码。

与其他的错误校验码类似，海明码也利用了奇偶校验位的概念，通过在数据位后面增加一些比特，可以验证数据的有效性。

利用一个以上的校验位，海明码不仅可以验证数据是否有效，还能在数据出错的情况下指明错误位置。

在接受端通过纠错译码自动纠正传输中的差错来实现码纠错功能，称为前向纠错FEC。

在数据链路中存在大量噪音时，FEC可以增加数据吞吐量。

通过在传输码列中加入冗余位(也称纠错位)可以实现前向纠错，但这种方法比简单重传协议的成本要高。

海明码利用奇偶块机制降低了前向纠错的成本。

如果一条信息中包含更多用于纠错的位，且通过妥善安排这些纠错位使得不同的出错位产生不同的错误结果，那么我们就可以找出出错位了。

在一个7位的信息中，单个位出错有7种可能，因此3个错误控制位就足以确定是否出错及哪一位出错了。

海明码SECDED（single error correction, double error detection）版本另外加入一个检测比特，可以侦测两个或以下同时发生的比特错误，并能够更正单一比特的错误。

海明码数据位和校验位关系

海明码数据位和校验位关系什么是海明码海明码（Hamming Code）是一种用于检测和纠正错误的线性二进制码。

它由理查德·W·海明（Richard W. Hamming）于1950年提出，被广泛应用于计算机存储和通信系统中。

在计算机存储和通信中，数据传输过程中可能会发生错误。

为了保证数据的准确性，需要使用一种纠错编码来检测并纠正这些错误。

海明码就是一种常用的纠错编码方式。

海明码的原理海明码通过在待传输的数据中添加冗余位来实现错误检测和纠正。

冗余位被称为校验位，它们的值由数据位决定。

假设待传输的数据有m个比特（bit），则需要添加r个校验位，使总共有n=m+r个比特。

其中，r满足以下不等式：2^r ≥ m + r + 1根据以上不等式可以求得最小满足条件的r值。

对于每一个校验位，它的位置是2^i-1（i从1开始），即第1、2、4、8…个位置上都是校验位。

对于每一个校验位来说，它所涵盖的数据比特取决于它的位置。

假设第i个校验位涵盖的数据比特为D1, D2, …, Dk，则该校验位的值为：Ci = D1 ⊕ D2 ⊕ … ⊕ Dk其中，⊕表示异或运算。

这样，每个校验位都可以检测到特定位置上的错误。

海明码的编码过程海明码的编码过程可以分为以下几个步骤：1.确定待传输数据的长度m和校验位的数量r，并计算总共需要传输的比特数n。

2.根据待传输数据，确定每个校验位所涵盖的数据比特。

3.计算每个校验位的值，并将其添加到待传输数据中对应位置。

4.将编码后的数据进行传输。

下面以一个具体例子来说明海明码的编码过程。

假设待传输数据为1010，通过计算可以确定需要添加两个校验位。

因此，总共需要传输4+2=6个比特。

数据比特P1 P2 D1 P3 D2 D31 0 1其中，P1覆盖了D1、D2、D3，P2覆盖了D1、D2，P3覆盖了D1、D3。

计算P1的值：P1 = D1 ⊕ D2 ⊕ D3 = 1 ⊕ 0 ⊕ 1 = 0计算P2的值：P2 = D1 ⊕ D2 = 1 ⊕ 0 = 1计算P3的值：P3 = D1 ⊕ D3 = 1 ⊕ 1 = 0将校验位的值添加到待传输数据中，得到编码后的数据：101010。

海明码编码计算、检错和纠错原理解析

一、海明码检错/纠错基本思想海明码（Hamming Code）是一个可以有多个校验位，具有检测并纠正一位错误代码的纠错码，所以也仅用于信道特性比较好的环境中，如以太局域网。

它的检错、纠错基本思想如下：（1）将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位通过异或运算进行校验，得出具体的校验码（2）在接收端同样通过异或运算看各组校验结果是否正确，并观察出错的校校组，或者多个出错的校验组的共同校验位，得出具体的出错比特位（3）对错误位取反来将其纠正二、海明码计算海明码计算要按以下步骤来进行：计算校验码位数→确定校验码位置→确定校验码1. 计算校验码位数假设用N表示添加了校验码位后整个传输信息的二进制位数，用K代表其中有效信息位数，r表示添加的校验码位数，它们之间的关系应满足：N=K＋r≤2r－1（是为了确保r位校验码能校验全部的数据位，因为r位校验码所能表示的最大十进制数为2r-1，同时也确保各位码本身不被其他校验码校验）信息码位数12~45~1112~2627~5758~120121~247校验码位数2 3 4 5 6 7 82. 确定校验码位置海明码的校验码的位置必须是在2n次方位置（n从0 开始，分别代表从左边数起分别是第1、2、4、8、16……），信息码也就是在非2n次方位置3. 确定校验码校验位置选择原则：第i位校验码从当前校验码位开始，每次连续校验i位后再跳过i位，然后再连续校验i位，再跳过i位，以此类推。

确定每个校验码所校验的比特位：P1校验码位校验的码字位为：第1位（也就是P1本身）、第3位、第5位、第7位、第9位、第11位、第13位、第15位，……。

P2校验码位校验的码字位为：第2位（也就是P2本身）、第3位，第6位、第7位，第10位、第11位，第14位、第15位，……。

P3校验码位校验的码字位为：第4位（也就是P4本身）、第5位、第6位、第7位，第12位、第13位、第14位、第15位，第20位、第21位、第22位、第23位，……。

奇偶校验码,海明码,循环冗余CRC(精)

1、奇偶校验码二进制数据经过传送、存取等环节，会发生误码（1变成0或0变成1），这就有如何发现及纠正误码的问题。

所有解决此类问题的方法就是在原始数据（数码位）基础上增加几位校验（冗余）位。

一、码距一个编码系统中任意两个合法编码（码字）之间不同的二进数位（bit）数叫这两个码字的码距，而整个编码系统中任意两个码字的的最小距离就是该编码系统的码距。

如图1所示的一个编码系统，用三个bit来表示八个不同信息中。

在这个系统中，两个码字之间不同的bit数从1到3不等，但最小值为1，故这个系统的码距为1。

如果任何码字中一位或多位被颠倒了，结果这个码字就不能与其它有效信息区分开。

例如，如果传送信息001，而被误收为011，因011仍是表中的合法码字，接收机仍将认为011是正确的信息。

然而，如果用四个二进数字来编8个码字，那么在码字间的最小距离可以增加到2，如图图 1图 2注意，图8-2的8个码字相互间最少有两bit因此，如果任何信息的一个数位被颠倒，码字，接收机能检查出来。

例如信息是1001，误收为1011接收机知道发生了一个差错，因为1011不是一个码字（表中没有）。

然而，差错不能被纠正。

的，正确码字可以是1001，1111，0011或1010能确定原来到底是这4个码字中的那一个。

也可看到，这个系统中，偶数个（2或4）差错也无法发现。

为了使一个系统能检查和纠正一个差错，必须至少是“3”。

最小距离为3时，或能纠正一个错，或能检二个错，但不能同时纠一个错和检二个错。

错和检错能力的进一步提高需要进一步增加码字间的最小距离。

图8-3的表概括了最小距离为1至7的码的纠错和检错能力。

图3 码距越大，纠错能力越强，但数据冗余也越大，即编码效率低了。

所以，选择码距要取决于特定系统的参数。

数字系统的设计者必须考虑信息发生差错的概率和该系统能容许的最小差错率等因素。

要有专门的研究来解决这些问题。

二、奇偶校验奇偶校验码是一种增加二进制传输系统最小距离的简单和广泛采用的方法。

海明码

海明码由R Hamming 在1950年提出的，它是一种可以纠正一位差错的编码。

用到的基础内容：1、二进制异或运算⊕2、奇偶校验3、码字4、海明距离码字：一个帧包括d个数据位，R个校验位，N=d+R，则此N比特单元称为N位码字海明距离（Hamming distance）：两个码字之间不同的比特的位数目。

也叫码距。

在奇偶校验情况下，只有一个监督关系式，一个校正因子，其取值只有两种（0或1），分别代表了无错和有错两种情况，而不能指出差错所在的位置。

所以人们想要增加冗余位，就相应地增加监督关系式和校正因子，就能区分更复杂的情况。

例如：若有两个（2位）校正因子，则其取值就有4钟可能：00、01、10或11，就能区分4种不同情况。

若其中一种表示无错，另外三种不但可以用来指出有错，还可用来区分错误的情况，如指出具体的码字是哪一位错等。

一般而言，数据位为D位，增加R位冗余位，构成N=D+R 位码字。

若希望用R个监督关系式产生的R个校正因子来区分无错和在码字中的N个不同位置的一位错，则要求：2R≧N+1或者2R≧D+R+1下面取信息位为6位时4位的纠错情况。

1、确定R的位数由2R≧D+R+1得R=4构成10位码字。

a9 a8 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0其中：a9 a8 a7 a6 a5 a4位数据位a3 a2 a1 a0位冗余位，用于指出码字出错的错误位置。

a3 a2 a1 a0分别由4位数据位中的某几位异或计算而得到其值规定该码字纠错位编码规则为下表：码字传送后接收方接收码字为：D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10如此。

那么要生成海明码的具体算法怎么做呢？假设要计算D=101101这组二进制的海明码，按下面的步骤：1、自然是先确定校验码的位数R。

这里R=4，由前面的介绍可知。

2、确定检验码的位置。

这里设4位校验为P1、P2、P3、P4，信息位由左到右为：D1 D2 D3 D4 D5 D6编码后共6+4=10位，计为M1、M2、M4、…、M10校验码Pi取（i取0、1、2、3）在编码中的位置为2i对应如下表：3、确定数据的位置，对应填入就可以了4、求出冗余校验位的值数据位的位值可以由校验位的位值相加（+）计算得出：D1（3=2+1）= P2 + P1D2（5=4+1）= P3 + P1D3（6=4+2）= P3 + P2D4（7=4+2+1）= P3 + P2 + P1D5（9=8+1）= P4 + P1D6（10=9+1）= P4 + P2然后用异或⊕计算相关的校验位的值P1与D1、D2、D4、D5相关P1=D1⊕D2⊕D4⊕D5=1⊕0⊕1⊕0，P1=0P2与D1、D3、D4、D6 相关P2= D1⊕D3⊕D4⊕D6=1⊕1⊕1⊕1，P2=0P3与D2、D3、D4相关P3= D2⊕D3⊕D4=0⊕1⊕1，P3=0P4与D5、D6相关P4= D5⊕D6 =0⊕1，P4=1于是结果为：用海明编码的D1、D2、…、D6的码字M1、M2、M4、…、M10为：001 001 110 1小结：编写海明码的过程：1、确定校验位R的位数2、确定校验R各个位在码字中的位置3、确定数据位的位置4、计算校验R的各个位的值如果接收的数据出错要如何纠错呢？请接着往下看。

一直不理解网络里的海明码？看完这个，你想说不理解还真难。

海明码是一种多重奇偶检错系统，它具有检错和纠错的功能。

海明码中的全部传输码字是由原来的信息和附加的奇偶校验位组成的。

每一个这种奇偶校验位和信息位被编在传输码字的特定位置上。

这种系统组合方式能找出错误出现的位置，无论是原有信息位，还是附加校验位。

设海明码校验位为k，信息位为m，则它们之间的关系应满足m+k+1≤2的k次方。

下面以原始信息101101为例，讲解海明码的推导与校验过程。

（1）确定海明码校验位长m是信息位长，则m=6 。

根据上述关系式m+k+1≤2的k次方，得到7+k≤2的k次方。

解得最小k为4，即校验位为4。

信息位加校验位总长度为10位。

（2）推导海明码1.填写原始信息。

从理论上讲，海明码校验位可以放在任何位置，但习惯上校验位被从左到右安排在1、2、4、8、...的位置上。

原始信息则从左至右填入剩下的位置。

如图1所示，校验位处于B1、B2、B4、B8位，剩下位为信息位，信息位依从左至右的顺序先行填写完毕。

图1 填入原始信息位2.计算校验位。

依据公式得到校验位：P1=B3⊕B5⊕B7⊕B9=1⊕0⊕1⊕0=0P2=B3⊕B6⊕B7⊕B10=1⊕1⊕1⊕1=0 P3=B5⊕B6⊕B7=0⊕1⊕1=0 P4=B9⊕B10=1⊕1=0注：⊕表示异或运算。

这个公式常用，但是死记硬背很困难，要换个方式去理解记忆。

把除去1、2、4、8（校验位位置值编号）之外的3、5、6、7、9、10这些值转换为二进制位，如表1所示。

将所有信息编号的二进制的第1位为1的Bi进行“异或”操作，结果填入P1。

即上述的结果P1=B3⊕B5⊕B7⊕B9=1⊕0⊕1⊕0=0；同理，将所有信息编号的二进制的第2位为1的Bi进行“异或”操作，结果填入P2。

即上述结果P2=B3⊕B6⊕B7⊕B10=1⊕1⊕1⊕1=0；以此类推，将所有信息编号的二进制的第3位为1的Bi进行“异或”操作，结果填入P3；将所有信息编号的二进制的第4位为1的Bi 进行“异或”操作，结果填入P4。

海明码的原理

3.海明码的计算
海明码(Hamming Code )编码的关键是使用多余的奇偶校验位来识别一位错误。码字(Code Word)按如下方法构建： 1、把所有2的幂次方的数据位标记为奇偶校验位(编号为1, 2, 4, 8, 16, 32, 64等的位置) 2、其他数据位用于待编码数据. (编号为3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17等的位置) 3、每个奇偶校验位的值代表了代码字中部分数据位的奇偶性，其所在位置决定了要校验和跳过的比特位顺序。位置1：校验1位，跳过1位，校验1位，跳过1位(1,3,5,7,9,11,13,15,…) 位置2：校验2位，跳过2位，校验2位，跳过2位 (2,3,6,7,10,11,14,15,…) 位置4：校验4位，跳过4位，校验4位，跳过4位 (4,5,6,7,12,13,14,15,20,21,22,23,…) 位置8：校验8位，跳过8位，校验8位，跳过8位(8-15,24-31,40-47,…) … 如果全部校验的位置中有奇数个1，把该奇偶校验位置为1；如果全部校验的位置中有偶数个1，把该奇偶校验位置为0. 举例说明：一个字节的数据：10011010 构造数据字(Data Word),对应的校验位留空_ _ 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0 计算每个校验位的奇偶性 ( ?代表要设置的比特位): 位置1检查1,3,5,7,9,11: ? _ 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0. 偶数个1，因此位置1设为0，即: 0 _ 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0 位置2检查2,3,6,7,10,11: 0 ? 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0. 奇数个1，因此位置2设为1，即: 0 1 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0 位置4检查4,5,6,7,12: 0 1 1 ? 0 0 1 _ 1 0 1 0. 奇数个1，因此位置4设为1，即: 0 1 1 1 0 0 1 _ 1 0 1 0 位置8检查8,9,10,11,12: 0 1 1 1 0 0 1 ? 1 0 1 0. 偶数个1，因此位置8设为0，即: 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 因此码字为: 011100101010. 查找并纠错一位错误上例中构建了一个码字 011100101010，假定实际接收到的数据是011100101110. 则接收方可以计算出哪一位出错并对其进行更正。方法就是验证每一个校验位。记下所有出错的校验位，可以发现校验位2和8的数据不正确. 错误校验位 2 + 8 = 10, 则位置10的数据出错。一般说来，对所有校验位进行检查, 将所有出错的校验位置相加, 得到的就是错误信息所在的位置.