第8章 差错控制编码1.ppt

第8章 差错控制编码 8.1 差错控制编码的基本概念 8.2 差错控制方式 8.3 差错控制编码分类 8.4 检错和纠错原理 8.5 几种常用的检错码 8.6 线性分组码 8.7 循环码 （不讲） 8.1 差错控制编码的基本概念 受干扰和噪声的影响，信号的传输会产生畸变。 对模拟信号，信号的失真很难纠正，需要采取各种措施，将干扰降到最低程度。 对数字信号，信号的畸变不会影响对数字信息的接收。但若干扰太大，则会产生误码。一般要求，局域网Pe应小于10-9 图8―1 两种通信系统干扰示意图 如何减少干扰和噪声的影响? 对数字通信系统 与模拟通信系统一样采取降噪、降扰措施。 设计系统，使码间串扰的影响最小。 使用差错控制编码，对误码进行检错和纠错，以进一步降低误码率。 差错控制编码属于信道编码 差错控制编码 差错控制编码：对数字信号进行抗干扰编码，使可靠性增加。 差错控制编码可分为： 检错码：error-detecting code 纠错码：error-correcting code 香农第二定理的内容 香农第二定理是关于有扰信道中信息传输的重要理论。其内容： 对于一个给定的有扰信道，若信道容量为C，则只要信道中的信息传输速率R小于C，就一定存在一种编码方式，使编码后的误码率随着码长n的增加按指数下降到任意小的值。或者说只要RC，就存在传输速率为R的纠错码。 差错控制编码的基本思想 在数字信号序列中加入一些冗余码元，这些冗余码元不含有通信信息，但与信号序列中的信息码元有着某种制约关系，在接收端，可以利用这种关系发现或纠正信息序列中的误码，从而起到降低误码率的作用。 冗余码一般被称为监督（或校验）码。 差错控制编码就是寻找合适监督码元并将信息码元和监督码元编排在一起的过程。 8.2 差错控制方式 常用的三种差错控制方式 前向纠错（FEC） Forward-error Correcting 检错重发（ARQ） Automatic repeat request 混合纠错（HEC） 前向纠错(FEC)系统 优点： 前向纠错方式只要求单向信道； 无需检错重发，实时性好。 缺点： 编译码设备复杂，成本高。 适合于： 单向信道； 点对多点的广播方式； 实时性和准确性要求高的场合。 检错重发(ARQ)系统 发信端：将信息码编成能够检错的码组发送到信道； 收信端：收到一个码组后进行检验，将检验结果通过反向信道反馈给发信端； 发信端：根据收到的应答信号做出是继续发送新的数据还是把出错的数据重发的判断。 检错重发(ARQ)系统 根据工作方式可分为三种 停发等候重发系统 返回重发系统 选择重发系统 检错重发(ARQ)系统 停发等候重发系统 发送过程是间歇式的，数据传输效率低。 原理简单，有应用。实时性弱。 返回重发系统 传输效率比停发等候系统有很大改进。 在很多数据传输系统中得到应用。 选择重发系统 传输效率最高，价格也最贵，因为它要求较为复杂的控制，在收、发两端都要求有数据缓存器。 混合纠错(HEC)系统 混合纠错方式：前向纠错方式和检错重发方式的结合。 1、其内层采用FEC方式，纠正部分差错； 2、外层采用ARQ方式，重传那些虽已检出但未纠正的差错。 特点：实时性和译码复杂性介于FEC和ARQ之间，较适合于环路延迟大的高速数据传输系统。 8.3 差错控制编码分类 (1) 根据编码功能： 检错码：只能完成检错功能 纠错码：具有纠错能力 纠删码：既可检错也可纠错 8.3 差错控制编码分类 (2) 按照信息码和监督码间的检验关系： 线性码 监督码元是信息码元的线性组合。 非线性码 信息码元与监督码元之间不存在线性关系。 8.3 差错控制编码分类 (3) 按照信息码和监督码之间的约束方式分 分组码 编码前先把信息序列分为k位一组，然后用一定规则附加m位监督码元，形成n=k+m位的码组。监督码元仅与本码组的信息码元有关，而与其它码组的信息码元无关。 卷积码（连环码、链码） 前后码组相关联。码组中的监督码元不但与本组信息码元有关，而且与前面码组的信息码元也有约束关系，就像链条那样一环扣—环。 8.3 差错控制编码分类 (4) 根据信息码是否保持原来的形式分： 系统码 在线性分组码中所有码组的k位信息码元在编码前后保持原来形式的码叫系统码。 非系统码 在线性分组码中码组的k位信息码在编码前后未保持原来形式的码叫非系统码。 系统码与非系统码在性能上大致相同，而且系统码的编、译码都相对比较简单，因此得到广泛应用。 8.3 差错控制编码分类 (5) 纠正随机错误码 用于纠正因信道中出现的随机独立干扰引起的误码。 纠正突发错误码 主要对付信道中出现的突发错误。 本章主要介绍： 纠正