差错控制编码教学文案

Monday, May 04, 2020
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8.1.1 差错控制方式
信源 编码器
正向 信道
译码器 用户
前向纠错 （FEC）
信源 编码器
缓冲与 控制
正向 信道
译码器
缓冲与 用户 控制
检错重发
（ARQ)
反向 信道
信源 ARQ
正向
FEC
信道
FEC
反向 信道
用户 ARQ
混合纠错 （HEC）
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这种方式具有自动纠错和检错重发的优点，可达到较 低的误码率，因此，近年来得到广泛应用。
在实际通信系统中，选择那种差错控制方式，要视具 体情况而定，可以根据信源的性质，信息传输的特点 信道干扰的种类和对误码率的要求而适当选择差错控 制方式。
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8.1.2 差错控制编码的分类
编译码设备复杂，为了纠正较多的错误，需要附加的多余码元较多， 因而传输效率较低。
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检错重发方式
又称自动请求重传方式，记作ARQ（Automatic Repeat Request）。
发端编码器将数字信息按一定规则附加多余码元，使之具有一定的检错 能力，收端译码器按一定规则对数据码元组进行错误判决，并把判决结 果形成应答信号，通过反馈信道回送到发端，发端根据收到的应答信号， 把收端认为有错的那组数据码元再次重传，直到码元组无错为止。 优点：
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前向纠错方式
前向纠错方式记作FEC（Forword Error Correction） 发端编码器将数字信息按一定规则附加多余码元，组成有纠错能力的码， 发端发送能够纠正错误的码；收端译码器按预先规定的规则译码；若发 现错误，确定其出错位置并进行纠正。 优点：
单向传输，只有正向信道；适合于只能提供单向信道的场合；一点 发送多点接收的同播方式；译码延迟固定，适用于实时传输系统。 缺点：
常用的检错重发系统有三种，即停发等候重发、返回重发和选择重发。
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TD TW
发
12ຫໍສະໝຸດ 2344
4
t ACK NAK ACK ACK NAK NAK
收1
2*
2
3
4*
4*
4
停发等候重发
发 12345623456784567845 t
收
1 2* 3 4 5 6 2 3 4* 5 6 7 8 4* 5 6 7 8
适用于检测随机的零星错码——加性白噪声造 成的
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8.1.3 几种简单的检错码(2)
二维奇偶监督码 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0
a1n-1 a1n-2 ... a11 a10
0100001101 0
a2n-1 a2n-2 ... a21 a20
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差错控制编码的基本思想：
在发送端根据要传输的数字序列（信息码元） 按一定的规律加入多余码元，使原来不相关的 数字序列变为相关，然后把这些多余码元和有 关的信息码元一起传送，接收端根据信息码元 与多余码元之间的相关规则进行检验，从而发 现错误。这时，或者通过反馈信道要求对方重 发有错的信息，以进行纠错；或者由接收端的 译码器自动把错误纠正。 这些多余码元称为校验元或监督元。它的加入 不改变信息本身，也就是说，它不传送新的信 息，它的作用只是使信道译码器能够检测和纠 正差错，从而控制系统差错概率，提高可靠性 但这是以系统的有效性为代价的。
而检错能力与偶监督码相同。
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奇偶监督码
编码方法：把信息码元分组，在每组信息码元 的后面附加一位监督码元，使得 码组中1的数目为奇数或偶数即可
编码规则：码组长度n；信息位n-1
特点：是一种能发现奇数个差错的分组码；n 较大，即编码码组较长时，编码效率 接近于1;（n-1）/n —— 信息码元比 码组码元
返回重发
t
发
1234
5
6
2
7
8
9 8 10 11 12
13 14 15
16
17
18
t
收
1 3 4 5 6 2 7 9 8 2*
8*
10 11 12
13
14
*
15
16
选择重发
混合纠错方式
混合纠错方式记作HEC（Hybrid Error Correction）
发端发送具有自动纠错同时又具有检错能力的码。收 端收到码后，检查差错情况，如果错误在码的纠错能 力范围以内，则自动纠错，如果超过了码的纠错能力 但能检测出来，则经过反馈信道请求发端重发。
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8.1.3 几种简单的检错码(1)
奇偶监督码
设码字A=［an-1,an-2,…,a1,a0］，对偶监督码有： an-1⊕ an-2⊕ …⊕ a1⊕ a0 = 0
奇监督码情况相似， 只是码组中“1”的数目为奇数， 即 满足条件：
an-1⊕ an-2⊕ …⊕ a1⊕ a0 = 1
根据信息元和监督元的函数关系，可分为线性码和非 线性码。如果函数关系是线性的，即满足一组线性方 程式，则称为线性码，否则为非线性码。
根据上述关系涉及的范围，可分为分组码和卷积码。 分组码的各码元仅与本组的信息元有关；卷积码中的 码元不仅与本组的信息元有关，而且还与前面若干组 的信息元有关。
根据码的用途，可分为检错码和纠错码。检错码以检 错为目的，不一定能纠错；而纠错码以纠错为目的， 一定能检错。
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第八章
差错控制编码
8.1 差错控制编码的基本概念
数字通信中，根据不同的目的，编码可分为信源编码和 信道编码。 信源编码是为了提高数字通信的有效性，以及为了使模 拟信号数字化而采取的编码。 信道编码是为了降低误码率，提高数字通信的可靠性而 采取的编码。 数字信号在传输的过程中，加性噪声、码间串扰等都会 产生误码。为了提高系统的抗干扰性能，可以加大发射 功率，降低接收设备本身的噪声，以及合理选择调制、 解调方法等。此外，还可以采用信道编码技术。
只需要少量的多余码元就能获得极低的输出误码率，并且其成本和 复杂性均比前向纠错低缺点。
缺点： 必须提供反向信道；不能进行同播（一点发多点收），收发端应有
缓冲存储器和控制器；此外当信道干扰较大时，整个系统可能处在重传 循环中，因而通信效率降低，信息传输连贯性差，不适于实时传输系统， 主要在计算机通信中应用。