第十一章差错控制编码2

差错控制编码的基本思想
在发送端被传输的信码序列上附加一 些监督码元（冗余码元），使所传输 的码字中前后码元产生一定的相关性， 具有一定的监督关系，接收端利用这 种监督关系来检测，纠正错误。
常用的差错控制方式
反馈纠错/ARQ
又叫检错重发法、自动请求重发方式；
接收端按一定规则对收到的码组进行有无错
（2）返回重发方式
发送端： 接收端：
12345623 456789
NAK
从码组2开始重发
12345623 456789
发现错误
与停发等候重发方式不同，其发送端不停地送出一个个连 续码组，不再等候收端返回的ACK信号 一旦收端发现错误并返回NAK信号，则发端从下一码组开 始重发前面的N个码组 N的大小取决于信号传递及处理所带来的延时
突发差错
差错在短时间成串出现，而在其间又存在较长的无 差错区间，且差错之间相关
因脉冲噪声，也可能是由存储系统中磁带的缺陷或 读写头接触不良引起
存在这种差错的信道称为突发信道／有记忆信道
提高系统可靠性的途径
加大发送功率
即提高信噪比，虽简单有效，但功率不可无限增加， 所以实际上受到一定的限制；
误的判别。若发现有错，则通知发送端重发，
直到正发确收到能为够发止现错。误的码
收
反馈信号
❖要求：
❖双向信道或反馈信道； ❖发送和接收端都有缓存器；
具体实现时，通常有3种形式：
（1）停发等候重发方式
Tw 发送端： 1
接收端：
Ti 2
ACK
1
3
ACK
2
3
NAK
3
发现错误
发端在Tw时间内送出一个码组，收端收到后检查 如果未发现错误，则发回一个认可信号（ACK）给发送端， 发送端收到ACK信号再发下一个码组 若检测到错误，则发回一个否认信号（NAK），发送端收到 NAK信号后重发前一码组，并再次等候ACK信号或NAK信号 发送两个码组之间有停顿时间Ti，影响了传输效率
优点
只需少量的多余码元（一般为总码元的5％～20％） 就能获得极低的误码率；
要求使用的检错码基本上与信道的差错统计特性 无关，即对各种信道的不同差错特性，有一定的 自适应能力；
其检错译码器与前向纠错法中的纠错译码器相比， 成本和复杂性均低得多；
缺点
有反向信道，不能用于单向传输系统，也难以用 于广播（一发多收）系统，并且实现重发控制比 较复杂；
本章知识要点
➢ 信道编码的基本原理 ➢ 常用的几种简单编码 ➢ 线性分组码检错纠错能力 ➢ 线性分组码 ➢ 循环码 ➢ 卷积码
数字通信系统模型
信 源
信 源 编 码
加 密 器
信 道 编 码
调 制 器
信 宿
信 源 译 码
解 密 器
信 道 译 码
解 调 器
信道
噪声干扰
引言
信源编码：提高通信系统的有效性； 信息传输要通过各种物理信道，由于干扰、设备故障等影
在实时性和译码复杂性方面是FEC和ARQ的折衷。
发
收
可以纠正和发现Baidu Nhomakorabea误的码
反馈信号
信息反馈/IRQ
又叫反馈校验方式；
基本原理：收端把收到的数据序列全部经反向信道 送回发端，发端比较发出和送回的数据序列，从而 发现有否错误，并把有错误的数据序列再次传送， 直到发端没有发现错误；
优点：不需要纠错、检错的编、译码器，设备简单。
第11章 差错控制编码
机电楼B210
本章知识要点
★ 1、主要内容:本章主要研究数字通信系统中 信道编码的基本原理，以及常用的简单编码、线 性分组码的编码原理，并介绍循环码、卷积码。 ★ 2、基本要求:掌握数字通信系统中信道编码 的基本原理和分析方法。掌握常用的简单编码、 线性分组码的编码原理，了解循环码、卷积码、 的编码方法。
当信道干扰增大时，整个系统可能处于重发循环 中，因而通信效率降低，甚至不能通信；
不太适合严格实时传输的系统；
前向纠错/FEC
基本原理：发送端将信息序列编码成能够纠 正错误的码，接收端根据编码规则进行检查， 如果有错自动纠正；
优点
无需反馈信道，特别适合只能提供单向信道场合； 自动纠错，不要求检错重发，延时小，实时性好；
（3）选择重发方式
发送端： 1 2 3 4 5 6 2 7 8 9
NAK
重发码组2
接收端：
12345627 89
发现错误
也是连续不断地发送码组，收端检测到错误后发回NAK信号。 与(2)不同的是，发端并不重发错误码组后的所有码组，而只 重发有错的那个码组
❖三者比较：
(3)传输效率最高，但成本最贵：控制机制复杂，发端 和收端都要有数据缓冲器； (2) (3)需要全双工数据链路，而(1) 只要求半双工的数据 链路。
缺点
纠错码必须与信道的错误特性密切配合； 若纠错较多，则编、译码设备复杂，传输效率低；
发
收
可以纠正错误的码
混合纠错/HEC
FEC与ARQ的结合
基本原理：发端发出同时具有检错和纠错能力的码， 收端收到后，检查错误情况：如果错误在纠错能力 之内，则自动纠正；若超出纠错能力，但在检错能 力之内，则经反向信道要求重发。
匹配滤波接收：可一直白色噪声，使误码率下降； 合理的调制解调方式
PePSK<PeDPSK<PeFSK相干<PeASK<PeASK,PSK非相干
差错控制编码：正交编码或纠错编码
正交编码：选择抗干扰能力强的信号集合，使受干 扰后不容易混淆，常和调制方式结合在一起；
纠错编码：使信号受干扰而出错后在译码判决时能 自动纠正错误。
响，被传送的信源符号可能会发生失真，使有用信息遭受 损坏，接收信号造成误判。这种在接收端错误地确定所接 收的信号叫做差错。 为了提高信息传输的准确性，使其具有较好的抵抗信道中 噪声干扰的能力，在通信系统中需要采用专门的检、纠错 误方法，即差错控制。
产生误码的原因和信道分类
一一、原因
系统特性的不理想： 乘性噪声数字信号波形失真接收端误判形成误码
信道噪声干扰： 加性噪声数字信号变形误码
二、信道分类
按加性噪声引起的错码分布规律的不同分类
随机信道：存在白色高斯噪声，误码相互独立； 突发信道：存在突发脉冲干扰，误码在短时间内成串出现，
并前后有关； 混合信道：随机信道＋突发信道。
差错类型
随机差错／独立差错
差错的出现随机，且差错之间是统计独立的 由随机噪声引起 存在这种差错的信道称为随机信道／无记忆信道