文档介绍：通信原理
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通信原理
第11章差错控制编码
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第11章差错控制编码
概述
信道分类:从差错控制角度看
随机信道:错码的出现是随机的
突发信道:错码是成串集中出现的
混合信道:既存在随机错码又存在突发错码
差错控制技术的种类
检错重发
前向纠错
反馈校验
检错删除
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第11章差错控制编码
差错控制编码:常称为纠错编码
监督码元:上述4种技术中除第3种外,都是在接收端识别有无错码。所以在发送端需要在信息码元序列中增加一些差错控制码元,它们称为监督码元。
不同的编码方法,有不同的检错或纠错能力。
多余度:就是指增加的监督码元多少。例如,若编码序列中平均每两个信息码元就添加一个监督码元,则这种编码的多余度为1/3。
编码效率(简称码率) :设编码序列中信息码元数量为k,总码元数量为n,则比值k/n 就是码率。
冗余度:监督码元数(n-k) 和信息码元数 k 之比。
理论上,差错控制以降低信息传输速率为代价换取提高传输可靠性。
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第11章差错控制编码
自动要求重发(ARQ)系统
3种ARQ系统
停止等待ARQ系统
数据按分组发送。每发送一组数据后发送端等待接收端的确认(ACK)答复,然后再发送下一组数据。
图中的第3组接收数据有误,接收端发回一个否认(NAK)答复。这时,发送端将重发第3组数据。
系统是工作在半双工状态,时间没有得到充分利用,传输效率较低。
接收码组
ACK
ACK
NAK
ACK
ACK
NAK
ACK
t
1
2
3
3
4
5
5
发送码组
1
2
3
3
4
5
5
6
t
有错码组
有错码组
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第11章差错控制编码
拉后ARQ系统
发送端连续发送数据组,接收端对于每个接收到的数据组都发回确认(ACK)或否认(NAK)答复。
例如,图中第5组接收数据有误,则在发送端收到第5组接收的否认答复后,从第5组开始重发数据组。
在这种系统中需要对发送的数据组和答复进行编号,以便识别。显然,这种系统需要双工信道
接收数据
有错码组
有错码组
9
10
11
10
11
12
2
1
4
3
6
5
7
9
8
5
7
6
ACK1
NAK5
NAK9
ACK5
发送数据
5
7
6
9
5
2
1
4
3
6
7
9
8
10
11
10
11
12
重发码组
重发码组
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第11章差错控制编码
选择重发ARQ系统
它只重发出错的数据组,因此进一步提高了传输效率。
接收数据
有错码组
有错码组
9
2
1
4
3
6
5
7
5
9
8
10
11
13
14
12
发送数据
9
9
5
8
5
2
1
4
3
6
7
10
11
13
14
12
重发码组
重发码组
NAK9
ACK1
NAK5
ACK5
ACK9
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第11章差错控制编码
ARQ的主要优点:和前向纠错方法相比
监督码元较少即能使误码率降到很低,即码率较高;
检错的计算复杂度较低;
检错用的编码方法和加性干扰的统计特性基本无关,能适应不同特性的信道。
ARQ的主要缺点:
需要双向信道来重发,不能用于单向信道,也不能用于一点到多点的通信系统。
因为重发而使ARQ系统的传输效率降低。
在信道干扰严重时,可能发生因不断反复重发而造成事实上的通信中断。
在要求实时通信的场合,例如电话通信,往往不允许使用ARQ法。
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第11章差错控制编码
ARQ系统的原理方框图
在发送端,输入的信息码元在编码器中被分组编码(加入监督码元)后,除了立即发送外,还暂存于缓冲存储器中。若接收端解码器检出错码,则由解码器控制产生一个重发指令。此指令经过反向信道送到发送端。由发送端重发控制器控制缓冲存储器重发一次。
接收端仅当解码器认为接收信息码元正确时,才将信息码元送给收信者,否则在输出缓冲存储器中删除接收码元。
当解码器未发现错码时,经过反向信道发出不需重发指令。发送端收到此指令后,即继续发送后一码组,发送端的缓冲存储器中的内容也随之更新。
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第11章差错控制编码
纠错编码的基本原理
分组码基本原理:举例说明如下。
设有一种由3位二进制数字构成的码组,它共有8种不同的可能组合。若将其全部用来表示天气,则可以表示8种不同天气,
例如:“000”(晴),“001”(云),
“010”(阴),“011”(雨),
“100”(雪),“101”(霜),
“110”(雾),“111”(雹)。
其中任一码组在传输中若发生一个或多个错码,则将变成另一个信息码组。这时,