通信原理差错控制编码

11.1 概述
2、误码类型
? 随机误码
?错码出现是随机的、错码之间统计独立。 ?由随机噪声引起 ?存在随机误码的信道称为随机信道／无记忆信道
? 突发误码
?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 ?例如：脉冲噪声，存储系统中磁带的缺陷或读写头接 触不良引起，再例如用手机过涵洞，且无发射天线 ?存在这种差错的信道称为突发信道／有记忆信道
? 收端在接收到的信码中发现错码时，就通 知发端重发，直到正确接收为止。例如奇偶 校验。 ? 检错重发方式只用于检测误码，能够在接 收单元中发现错误，但不一定知道该错误码 的具体位置。 ? 需具备双向信道。
发
能够发现错误的码
收
应答信号
图11.1-1（a) 检错重发（ARQ)
判断有无错误
编码器和缓
双
? 差错控制措施。
11.1 概述
? 差错控制编码属信道编码，要求在满足有效性 前提下，尽可能提高数字通信的可靠性。 ? 差错控制编码是在信息序列上附加上一些监督 码元，利用这些冗余的码元，使原来不规律的或 规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信 号。例如奇偶校验。 ? 差错控制译码则利用这些规律性来鉴别传输过 程是否发生错误，或进而纠正错误。
? 信源编码：将模拟信息源的输出转化为数字信号 ，即 A/D转换。
? 信源编码目的：提高通信有效性，减少原消息的 冗余度。
11.1 概述
信号在数字信道传输过程中受到干扰的影响，使信 号波形变坏，发生误码，可以采用一些方法解决。
差错出现原因
? 外界噪声
? 传输中码间串扰 解决方法
? 合理地设计基带信号，选择调制、解调方式，采 用均衡技术，发送功率等因素，使误比特率降低。
11.1 概述
4、信道类型
? 随机信道 ? 突发信道 ? 混合信道
11.1 概述
5、差错控制方法
?检错重发（ ARQ） ? 停发等候重发 ? 返回重发 ? 选择重发
?前向纠错（ FEC） ?反馈校验（ IRQ） ?检错删除 （ECD） ?混合方式（ HEC）
11.1 概述
（1）检错重发法（ ARQ ） Automatic Repeat reQuest
发现错误
图11.1-3 返回重发
11.1 概述
③ 选择重发
?也是连续不断地发送码组，收端检测到错误后 发回NAK信号。
?与返回重发不同的是，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
11.1 概述
发送端： 接收端：
12345627 89
NAK
重发码组 2
12345627 89
发现错误
信
冲存储器
向
解码器
输出缓冲 存储器
收
信
源 重发控制
信
道
指令产生器 正确时输出
者
错误时删除
图11.1-1（b) Байду номын сангаас错重发（ARQ)
11.1 概述
① 停发等候重发
停顿时间
Tw
TI
发送端： 1
2
ACK
接收端：
1
3
ACK
2
3
NAK
3
图11.1-2 停发等候重发
发现错误
11.1 概述
?发端在 Tw时间内送出一个码组； ?收端收到后检查。
发
收
能够纠正错误的码
信 源
编 码 器
单 向 信 道
输出缓冲 存储器
纠错译码器
收 +信
者
图11.1-5 前向纠错（FEC)
11.1 概述
? 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
? 不需要反馈信道，特别适合只能提供单向信道场 合
11.1 概述
? 说明
?差错序列或错误图样中的“０”表示对应 码位没错，而“１”表示有错
?实际信道很复杂，所出现的差错并不是单 一的，往往是随机和突发差错并存，只不 过以某种错误为主
?一般说来，纠正随机差错的编译码方法和 设备比较简单，成本较低，效果较显著； 而纠正突发差错的编译码方法和设备比较 复杂，成本较高，效果也不如前者显著
图11.1-4 选择重发
11.1 概述
三者比较
? 选择重发传输效率最高，但成本最贵：控 制机制复杂，发端和收端都要有数据缓冲器；
? 返回重发、选择重发需要全双工数据链路， 而停发等候重发只要求半双工的数据链路。
11.1 概述
（2）前向纠错法（ FEC ）
Forward Error Correction
?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
11.1 概述
发送端： 接收端：
12345623456789
NAK
从码组 2开始重发
12345623 45 6789
?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
11.1 概述
② 返回重发 (拉回重发 )
11.1 概述
1、差错控制编码分类
? 按功能分：检错码和纠错码 ? 按监督码元与信息码元关系分：线性码与非线性码 ? 按信息码元与监督码元之间的约束关系不同分：分组 码与卷积码 ? 按信息码元在编码后是否保持原来的信号形式分：系 统码与非系统码 ? 按纠正差错的类型分：纠正随机错误的码与纠正突发 错误的码 ? 按码元的取值分：二进制码与多进制码
3、错误图样
? 例如： ?设发送数据序列为： 00000000001111111111 ?接收数据序列为： 01101001001111001001 ?错误图样（差错序列）：发送数据序列与接 收序列对应码位的模２和 ?则差错序列为： 01101001000000110110
? 可见 ?发生了两个长度分别为７和５的突发差错， 其错误图样分别为 1101001和11011 ?突发长度：指突发差错首位与末位之间的长 度（中间可能有没错的码位）
第11章 差错控制编码
11.1 概述 11.2 纠错编码的基本原理 11.3 常用的简单编码 11.4 线性分组码
11.1 概述
0 、复习
? 模拟信源：在无线广播中，信源一般是一个语音 源（话音或音乐）；在电视广播中，信源主要是活 动图像的视频信号源。这些信源的输出都是模拟信 号，所以称之为模拟源。