第六章通信传输的有效性和可靠性
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
因为包头包含了重要的链路信息，所以总是用 1/3FEC进行保护。1/3FEC就是将待编码的数据 重复三次。例如，若原数据是b0b1b2，经过编码 后成为b0b0b0b1b1b1b2b2b2
蓝牙系统差错控制
2/3FEC码是缩短的(15,10)汉明码，其生成 多项式是
g D Hale Waihona Puke BaiduD 5 D 4 D 2 1
式中，m为不小于2的正整数。给定m后，即 可构造出具体的汉明码(n,k)
循环码
循环码是一种分组的系统码，通常前k位为 信息码元，后r位为监督码元。
它除了具有线性分组码的封闭性之外，还 有一个独特的特点：循环性。
所谓循环性是指：循环码中任一许用码组 经过循环移位后所得到的码组仍为一许用 码组。
检错重发系统有三种，即停止-等待重发、 返回重发和选择重发
前向纠错和混合纠错
在前向纠错中，发送端经编码后发送能够纠正错 误的码，接收端收到这些码组经译码能自动发现 并纠正传输中的错误。前向纠错方式不需要反馈 信道，特别适合于只能提供单向信道的场合。由 于它能自动纠错，因而延时小，实时性好
混合纠错是前向纠错和检错重发方式的结合。在 这种系统中发送端不但有纠错能力，而且对超出 纠错能力的错误有检测能力
蓝牙系统差错控制
ARQ是针对包内的有效载荷进行保护的差错控制 方法。
发送端发出一个包，接受端收到包后将检查包的 包头的HEC以及有效载荷的CRC是否发生错误。 如果检查无误则接受端返回一个AcK(ARQN=1)， 若是发生错误则返回NK(ARQN＝0)要求发送端重 发。这个过程可一直操作下去直到接收端收到正 确的包或者出现超时为止
蓝牙系统差错控制
在蓝牙技术中使用了三种纠错方案: 1/3FEC前向纠错码。 2/3FEC前向纠错码。 用于数据的ARQ方案。
蓝牙系统差错控制
对包进行FEC纠错的目的是减少重传次数，但在 可以允许一些错误的情况下，使用FEC会导致效 率不必要的减小，因此对于不同的包，是否使用 FEC是灵活的
当这种校验关系因传输错误而受到破坏时，可以 被发现并予以纠正。
这种检错和纠错能力是用信息量的冗余度来换取
纠错和检错的基本原理
若用00,10,01,11表示四种信息，由于每一种码 组都有可能出现，没有多余的信息量。因此，若 在传输中发生一个误码，则接收端无法检测到
1. 需要有第三位监督码元，保证码组中“1”码的个 数为偶数，即形成000,011,101,110
蓝牙系统的安全性
数据在存储和传输过程中，都有可能被盗用、暴露或 篡改，因此大量在通信网络中存储和传输的数据就需 要保护。
对通信网络的威胁可被分为被动攻击和主动攻击。截 获信息的攻击称为被动攻击，而拒绝用户使用资源的 攻击称为主动攻击。
对付被动攻击可采用各种数据加密技术，而对付主动 攻击，则需要将加密技术与适当的鉴别技术相结合。
三种常用差错控制方式
检错重发(ARQ，Automatic Resend Query)
前向纠错(FEC，Forward Error Correction)
混合纠错(HEC，Hybrid Error Correction)
检错重发
检错重发是指在发送端经编码后发送能够 发现错误的码，接收端收到后，检验若有 错误，则通过反向信道把这一结果反馈给 发送端。然后，发送端把前面的信息重发 一次，直到接收端认为已正确地收到信息 为止。
2. 另外四种码组001,010,100,111是禁用码组 3. 接收时一旦发现这些禁用码组，则表明传输中发
生了误码
码重和码距
在信道编码中，定义码组中非零码元的数 目为码组的重量，简称为码重
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，将其称 为汉明距离，简称为码距
码距与纠错能力
流量控制基本理论
流量控制
数据传输中流量控制总是必需的 发方数据的速率必须使收方来得及接收。 当收方来不及接收时，就必须及时控制发
方发送数据的速率。
理想化的数据传输过程
假设1：链路无差错，所发送的任何数据 都不会丢失或出错。
假设2：不管发端以多快的速率发送，收 端总是来得及收下，并及时交给主机。
差错控制编码
按照差错控制编码的不同功能，可分为检 错码、纠错码和纠删码。
按照信息码元和附加的监督码元之间的检 验关系，可分为线性码和非线码
按照信息码元和附加监督码元之间约束方 式不同，可分为分组码和卷积码
纠错和检错的基本原理
信道编码的基本思想是在被传送的信息中附加一 些监督码元，在两者之间建立某种校验关系。
第六章 通信传输的有效性和可靠性
通信传输的有效性和可靠性
1
差错控制基本理论
2
流量控制基本理论
3
信道共享技术基本理论
4
蓝牙通信传输的有效性和可靠性
为什么要进行差错控制
信道传输特性不理想，加性噪声的影响； 在已知信噪比情况下需要达到一定的比特
误码率指标； 合理设计基带信号，选择调制解调方式，
采用时域、频域均衡，使比特误码率尽可 能降低。但实际上，在许多通信系统中的 比特误码率并不能满足实际的需求。
在我国的7单位字符编码标准中采用7bits码组表 示128种字符，为了检查字符传输是否有错，常 在7bits码组后加1bit作为奇偶校验位，使得8位码 组中”1”或”0”的个数为偶数或奇数。
汉明码
汉明码是纠正单个错误的线性分组码。这类 码有以下特点： 码长：n=2m-1 最小码距：d=3 信息码位：k=2m-m-1 纠错能力：t=1 监督码位：r= n-k =m
一种编码的最小码距直接关系到这种码的检错和纠 错能力。对于分组码有以下结论： 在一个码组内检测e个误码，要求最小码距
dmin e1
在一个码组内纠正t个误码，要求最小码距 dmin 2t 1
在一个码组内纠正t个误码，同时检测e(e>t)个误码
，要求最小码距 dmin te1
奇偶校验码
最常用的是奇偶校验码，因为其简单易行。
理想化的数据传输过程
假设2相当于认为： 接收缓冲区的容量无限大而永远不会溢出；
接收速率与发送速率绝对精确相等。
停止等待协议ARQ
首先去掉第2个假定，认为信道还是无差错的理 想信道。
蓝牙系统差错控制
2/3FEC码是缩短的(15,10)汉明码，其生成 多项式是
g D Hale Waihona Puke BaiduD 5 D 4 D 2 1
式中，m为不小于2的正整数。给定m后，即 可构造出具体的汉明码(n,k)
循环码
循环码是一种分组的系统码，通常前k位为 信息码元，后r位为监督码元。
它除了具有线性分组码的封闭性之外，还 有一个独特的特点：循环性。
所谓循环性是指：循环码中任一许用码组 经过循环移位后所得到的码组仍为一许用 码组。
检错重发系统有三种，即停止-等待重发、 返回重发和选择重发
前向纠错和混合纠错
在前向纠错中，发送端经编码后发送能够纠正错 误的码，接收端收到这些码组经译码能自动发现 并纠正传输中的错误。前向纠错方式不需要反馈 信道，特别适合于只能提供单向信道的场合。由 于它能自动纠错，因而延时小，实时性好
混合纠错是前向纠错和检错重发方式的结合。在 这种系统中发送端不但有纠错能力，而且对超出 纠错能力的错误有检测能力
蓝牙系统差错控制
ARQ是针对包内的有效载荷进行保护的差错控制 方法。
发送端发出一个包，接受端收到包后将检查包的 包头的HEC以及有效载荷的CRC是否发生错误。 如果检查无误则接受端返回一个AcK(ARQN=1)， 若是发生错误则返回NK(ARQN＝0)要求发送端重 发。这个过程可一直操作下去直到接收端收到正 确的包或者出现超时为止
蓝牙系统差错控制
在蓝牙技术中使用了三种纠错方案: 1/3FEC前向纠错码。 2/3FEC前向纠错码。 用于数据的ARQ方案。
蓝牙系统差错控制
对包进行FEC纠错的目的是减少重传次数，但在 可以允许一些错误的情况下，使用FEC会导致效 率不必要的减小，因此对于不同的包，是否使用 FEC是灵活的
当这种校验关系因传输错误而受到破坏时，可以 被发现并予以纠正。
这种检错和纠错能力是用信息量的冗余度来换取
纠错和检错的基本原理
若用00,10,01,11表示四种信息，由于每一种码 组都有可能出现，没有多余的信息量。因此，若 在传输中发生一个误码，则接收端无法检测到
1. 需要有第三位监督码元，保证码组中“1”码的个 数为偶数，即形成000,011,101,110
蓝牙系统的安全性
数据在存储和传输过程中，都有可能被盗用、暴露或 篡改，因此大量在通信网络中存储和传输的数据就需 要保护。
对通信网络的威胁可被分为被动攻击和主动攻击。截 获信息的攻击称为被动攻击，而拒绝用户使用资源的 攻击称为主动攻击。
对付被动攻击可采用各种数据加密技术，而对付主动 攻击，则需要将加密技术与适当的鉴别技术相结合。
三种常用差错控制方式
检错重发(ARQ，Automatic Resend Query)
前向纠错(FEC，Forward Error Correction)
混合纠错(HEC，Hybrid Error Correction)
检错重发
检错重发是指在发送端经编码后发送能够 发现错误的码，接收端收到后，检验若有 错误，则通过反向信道把这一结果反馈给 发送端。然后，发送端把前面的信息重发 一次，直到接收端认为已正确地收到信息 为止。
2. 另外四种码组001,010,100,111是禁用码组 3. 接收时一旦发现这些禁用码组，则表明传输中发
生了误码
码重和码距
在信道编码中，定义码组中非零码元的数 目为码组的重量，简称为码重
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，将其称 为汉明距离，简称为码距
码距与纠错能力
流量控制基本理论
流量控制
数据传输中流量控制总是必需的 发方数据的速率必须使收方来得及接收。 当收方来不及接收时，就必须及时控制发
方发送数据的速率。
理想化的数据传输过程
假设1：链路无差错，所发送的任何数据 都不会丢失或出错。
假设2：不管发端以多快的速率发送，收 端总是来得及收下，并及时交给主机。
差错控制编码
按照差错控制编码的不同功能，可分为检 错码、纠错码和纠删码。
按照信息码元和附加的监督码元之间的检 验关系，可分为线性码和非线码
按照信息码元和附加监督码元之间约束方 式不同，可分为分组码和卷积码
纠错和检错的基本原理
信道编码的基本思想是在被传送的信息中附加一 些监督码元，在两者之间建立某种校验关系。
第六章 通信传输的有效性和可靠性
通信传输的有效性和可靠性
1
差错控制基本理论
2
流量控制基本理论
3
信道共享技术基本理论
4
蓝牙通信传输的有效性和可靠性
为什么要进行差错控制
信道传输特性不理想，加性噪声的影响； 在已知信噪比情况下需要达到一定的比特
误码率指标； 合理设计基带信号，选择调制解调方式，
采用时域、频域均衡，使比特误码率尽可 能降低。但实际上，在许多通信系统中的 比特误码率并不能满足实际的需求。
在我国的7单位字符编码标准中采用7bits码组表 示128种字符，为了检查字符传输是否有错，常 在7bits码组后加1bit作为奇偶校验位，使得8位码 组中”1”或”0”的个数为偶数或奇数。
汉明码
汉明码是纠正单个错误的线性分组码。这类 码有以下特点： 码长：n=2m-1 最小码距：d=3 信息码位：k=2m-m-1 纠错能力：t=1 监督码位：r= n-k =m
一种编码的最小码距直接关系到这种码的检错和纠 错能力。对于分组码有以下结论： 在一个码组内检测e个误码，要求最小码距
dmin e1
在一个码组内纠正t个误码，要求最小码距 dmin 2t 1
在一个码组内纠正t个误码，同时检测e(e>t)个误码
，要求最小码距 dmin te1
奇偶校验码
最常用的是奇偶校验码，因为其简单易行。
理想化的数据传输过程
假设2相当于认为： 接收缓冲区的容量无限大而永远不会溢出；
接收速率与发送速率绝对精确相等。
停止等待协议ARQ
首先去掉第2个假定，认为信道还是无差错的理 想信道。