第4章 数据校验和防碰撞算法讲解

奇奇偶偶为零！
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（1）偶检验
若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位 的值为1，反之为0.
（2）奇检验
若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位 的值为0，反之为1。
例：10110101
以偶检验方式传送：101101011
以奇检验方式传送：101101010
奇偶检验码的汉明距离为2，只能检测单比特差错，
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反馈纠错有两种方式：停-等方式和连续工作方式。
在停-等方式中，必须从反馈信道获得ACK（确认） 帧或NAK(检测到错误需要重发)帧后才能发送下一组信 息。换句话说，收到ACK帧则可发送下一帧，收到NAK 帧则需要重发出现错误的该帧。
在连续工作方式中，可发送多帧，仅重发出现错误
的有关帧，或重发出现错误的帧及其以后（按帧序号
a49
a50
a51
a52
a53
a54
a55
a56

a57 a58 a59 a60 a61 a62 a63 a64
构造成 8×8 的矩阵
a1, a9, a17, a25, , a64
输出比特序列
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(1)许用码组与禁用码组
若码组中的码元数为n，在二元码的情况下，总 码组数为2n个。其中，被传输的信息码组为2k个，称 为许用码组；其余的2n-2k个码组不予传送，称为禁用 码组。
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（1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位
的值为1，反之为0. （2）奇检验
若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位 的值为0，反之为1。
例：10110101 以偶检验方式传送： 以奇检验方式传送：
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（1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位
的值为1，反之为0. （2）奇检验
（1）外界的各种干扰可能使数据传输产生错误； （2）多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。 为防止各种干扰和应答器之间数据的碰撞，运用数据 检验（差错控制）和防碰撞算法可分别解决这两个问题。
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1.差错控制 差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。
在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生 的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根 据信道噪声干扰的性质，差错可以分为：

a9
a10
a11
a12
a13
a14
a15
a16

aa1275
a18 a26
a19 a27
a20 a28
a21 a29
a22 a30
a23 a31
a24 a32


a33
a34
a35
a36
a37
a38
a39
a40

a41 a42 a43 a44 a45 a46 a47 a48
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（3）编码的效率 编码效率越高，信道中用来传送信息码元的有
效利用率就越高。编码效率的计算公式为
（4）码重 在分组编码后，每个码组中码元为“1”的数目
称为码的重量。
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第四章 数据校验和防碰撞算法 差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例
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※ 非循环码不满足循环性，常用的奇偶检验码、汉
明码等。
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• 循环码具有循环性，即循环码中任意一个码组 循环一位(将最右端的码移至最左端)以后，仍 为该码中的一个码组。
如一个（7,3）码： 0000000 0011101 0100111 0111010
1001110 1010011 1101001 1110100
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反馈纠错发送端需要在得到接收端正确收到所发 信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后， 才能认为发送成功。
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反馈纠错有两种方式：停-等方式和连续工作方式。
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反馈纠错有两种方式：停-等方式和连续工作方式。 在停-等方式中，必须从反馈信道获得ACK（确认） 帧或NAK(检测到错误需要重发)帧后才能发送下一组信 息。换句话说，收到ACK帧则可发送下一帧，收到NAK 帧则需要重发出现错误的该帧。
在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生 的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根 据信道噪声干扰的性质，差错可以分为： • 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现
这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。 • 突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时，
后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。
的顺序）发送的帧，通常采用滑动窗口协议以确定重
发策略。
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总结：连续工作方式比停-等方式的传输效率高。
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总结：连续工作方式比停-等方式的传输效率高。 ARQ方式对编码的纠错能力要求不高，仅需要有
较高的检错能力。
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反馈纠错发送端需要在得到接收端正确收到所发 信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后， 才能认为发送成功。 前向纠错接收端通过纠错解码自动纠正传输中出现 的差错，所以该方法不需要重传。这种方法需要采用 具有很强纠错能力的编码技术。其典型应用是数字电 视的地面广播。
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在阅读器与应答器的无线通信中，存在许多干扰因素， 最主要的干扰因素是信道噪声和多卡操作。在RFID系统 中，数据传输的完整性存在两个方面的问题：
（1）外界的各种干扰可能使数据传输产生错误； （2）多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。
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在阅读器与应答器的无线通信中，存在许多干扰因素， 最主要的干扰因素是信道噪声和多卡操作。在RFID系统 中，数据传输的完整性存在两个方面的问题：
出现1的间隔长度。
正确比特流 00111000
接收比特流 01100100 异或 错误图样 01011100
突发错误长度b=5
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第四章 数据校验和防碰撞算法 差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例
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检纠错码
分组码 卷积码
交织码
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检纠错码
《RFID技术基础》
利节
重庆科技学院 电气与信息工程学院
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第四章 数据校验和防碰撞算法 差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例
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第四章 数据校验和防碰撞算法 差错检测的性质和表示方法 检纠错码 差错检测 防碰撞算法 防碰撞设计案例
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1.差错控制 差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。
在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生 的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根 据信道噪声干扰的性质，差错可以分为： • 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现
这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。
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1.差错控制 差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。
发端的编码任务是寻求某种规则，从总码组中选 出许用码组；而收端解码的任务则是利用相应的规则， 判断及校正收到的码字符合许用码组。
（例：3位二进制码组表示天气）
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（2）汉明距离 汉明距离（码距）是指每两个码组间的距离。即
两码组对应位取值不同的个数（异或后1的个数）。 例如：000和111之间的汉明距离为3。
• 混合错误：既包括随机错误又包括突发错误，因而 既会出现单个错误，也会出现成片错误。
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2.差错控制的基本方式 差错控制实现两部分功能：差错控制编码和差错
控制解码。其基本思想是为了使信源代码具有检错 和纠错的能力，应当按照一定的规则在信源编码的 基础上增加一些冗余码元(又称为监督码元)，使这 些冗余码元与被传送信息码元之间建立一定的关系。 在收信端，根据信息码元与监督码元的特定关系， 可以实现检错或纠错。
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反馈纠错发送端需要在得到接收端正确收到所发 信息码元（通常以帧的形式发送）的确认信息后， 才能认为发送成功。
前向纠错接收端通过纠错解码自动纠正传输中出现 的差错，所以该方法不需要重传。这种方法需要采用 具有很强纠错能力的编码技术。其典型应用是数字电 视的地面广播。
混合纠错是ARQ和FEC的结合，设计思想是对出现的 错误尽量纠正，纠正不了则需要通过重发来消除差错。
检测错误的能力低。
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3. 行列监督码 行列监督码是二维的奇偶校验码。行列监督码的基
本原理与奇偶校验码相似，不同的是每个码元要受到纵 和横的两次监督。
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4.CRC校验 循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC） 是RFID常用的一种差错校验方法。较强的检错能力， 硬件实现简单。
目前，RFID中的差错检测主要采用奇偶检验 码和循环冗余检验（CRC）码，他们都属于线性 分组码。
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目前，RFID中的差错检测主要采用奇偶检验 码和循环冗余检验（CRC）码，他们都属于线性 分组码。
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1.奇偶校验码 检验码中最简单，奇偶校验码无论信息位有多少，监
督码元只有一位。在数据后面加上一个奇偶位的编码。
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检纠错码
分组码
卷积码
交织码
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卷积码：若码组的监督码元不仅与本码组的信息码元 相关，而且与本码组相邻的前m个时刻输入的码组的信 息码元之间也具有约束关系，则成为卷积码。
卷积码的纠错能力随m的增加而提高。在编码效率与设 备复杂性相同的前提下，卷积码的性能优于分组码， 至少不低于分组码。
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检纠错码
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3.差错的衡量指标 误码率（Bit Error Ratio，BER）是衡量在规定时
间内数据传输精确性的指标。
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3.差错的衡量指标
误码率（Bit Error Ratio，BER）是衡量在规定时 间内数据传输精确性的指标。
突发错误的误码影响可用突发错误长度来表征。当
产生某突发错误时，错误图样中最前面一个的1和最后
分组码
卷积码
交织码
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分组码：若一个码组的监督码元仅与本码组的信息码 元有关，而与其他码元组的信息码元无关，则这类码 成为分组码。
※ 若信息码元与监督码元之间的检验关系可用线性 方程组表示，则成为线性码。反之，若不存在线性关 系，则称为非线性码。
※ 符合循环性的线性码成为循环码，循环码易于用 简单的反馈移位寄存器实现。常用的循环码有循环冗 余检验码（CRC）、里德-所罗门（Reed-Solomon, RS） 码及BCH码。
分组码 卷积码
交织码
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交织码：如果采用交织技术，把突发错误分散成随机 的、独立的错误，那么用纠正所及错误的码来纠正突 发错误就会获得较好的效果。利用交织技术构造出来 的编码称为交织编码。
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例：
a1, a2, a3, a4, , a64
输入比特序列
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8
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• 信息码元与监督码元
k
信息码元 k
r
n
监督码元r
因此，总码元数为n=k+r。
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2.差错控制的基本方式 差错控制编码可以分为检错码和纠错码。检错
码能自动发现差错的编码； 纠错码不仅能发现差 错，而且能自动纠正差错的编码。 （1）反馈纠错（ARQ） （2）前向纠错（FEC） （3）混合纠错（HEC）
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1.差错控制 差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。
在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生 的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。根 据信道噪声干扰的性质，差错可以分为：
• 随机错误：由信道中的随机噪声干扰引起。在出现 这种错误时，前后位之间的错误彼此无关。
• 突发错误：由突发干扰引起，当前面出现错误时， 后面往往也会出现错误，它们之间有相关性。
奇偶检验位值的选取原则是使码字内1的数目为奇数 或偶数。
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（1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位
的值为1，反之为0.
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（1）偶检验 若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位
的值为1，反之为0. （2）奇检验
若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位 的值为0，反之为1。
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任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系 数仅为0和1取值的多项式一一对应，即把一个长度为n 的代码可以表示为：
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4.CRC校验 （1）生成CRC码的原则 （2）CRC码的校验方法 （3）常用的CRC生成多项式
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4.CRC校验 （1）生成CRC码的原则 （2）CRC码的校验方法 （3）常用的CRC生成多项式
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任意一个由二进制位串组成的代码都可以和一个系 数仅为0和1取值的多项式一一对应，即把一个长度为n 的代码可以表示为：
若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位 的值为0，反之为1。
例：10110101 以偶检验方式传送：101101011 以奇检验方式传送：101101010
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（1）偶检验 若字节的数据位中1的个ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为奇数，则奇偶检验位
的值为1，反之为0. （2）奇检验
若字节的数据位中1的个数为奇数，则奇偶检验位 的值为0，反之为1。