差错控制编码(传媒05级).pptVIP

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 8.1 差错控制编码的基本概念 不管是模拟通信系统还是数字通信系统，都存在 因干扰和信道传输特性不好对信号造成的不良影 响。 它使模拟信号波形会发生畸变，一旦失真很难 纠正。因此，在模拟系统中只能采取抗干扰、防干 扰措施,尽量将干扰降到最低程度以保证通信质量。 在数字系统中，干扰也会使信号产生变 形，但一定程度的信号畸变不会影响接收，因 为我们只关心数字信号的电平状态（是高电平 还是低电平），而不太在乎其波形的失真。也 就是说，数字系统对干扰或信道特性不良的宽 容度比模拟系统大。 数字通信系统除了可采取与模拟系统同样的措 施抗干扰外，还可对所传数字信息进行特殊的处 理（即差错控制编码），对误码进行检错和纠 错，进一步降低误码率。 因此，数字通信系统可从硬件上采用抗干扰措 施，软件上采用信道编码对信息传输中出现的错 误进行控制和纠正。 香农提出了有扰信道中信息传输的重要理 论——香农第二定理：对于一个给定的有扰信 道，若该信道容量为C，则只要信道中的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。 该定理从理论上指出了信道编码的努力 方向。 差错控制是信道编码中要考虑的因素，其 基本思想就是在信号序列中加入冗余码元， 它与信号序列中的信息码元有着某种制约关 系，这种关系可发现或纠正在信息序列中出 现的错误也就是误码，从而降低了误码率。 冗余码元称为监督（或校验）码元。差错 控制编码就是将信息码元和监督码元编排在 一起的过程。需要说明的是，有些书常把差 错控制编码称为信道编码，而第6章中，差错 控制编码仅是信道编码中的一个组成部分 （其它内容包括位定时、分组同步、减少高 频分量、去除直流分量等等）。 8.2 差错控制方式 差错控制方式可分为：前向纠错（FEC）、 检错重发（ARQ）和混合纠错（HEC）三 种。图8―2是这三种方式构成的差错控制系 统原理框图。 前向纠错(FEC)：发端将信息码经信道编码后 变成能够纠正错误的码，收端通过译码能自动发现 并纠正因传输带来的数据错误。 优点：只要求单向信道，适合于只能提供单向信 道的场合，或广播传输方式。接收信号的延时小、 实时性好。 缺点：设备复杂、成本高，且纠错能力愈强，设备 就愈复杂。 检错重发(ARQ)：发端将信息码编成能够检错 的码，收端收到后进行检验，将检验结果（有误码 或者无误码）通过反向信道反馈给发端作为应答信 号。发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。 检错重发系统可分为三种，停发等候重发系 统、返回重发系统和选择重发系统。 收端收到该码组并检验后，将应答信号 ACK发回发端，发端确认码组1无错，就将 码组2发送出来；收端判断该码组有错并以 NAK信号告知发端，发端将码组1重新发送 一次。 返回重发系统如图8―3（b）所示，发端不停 顿地发送信息码组，不再等候ACK信号，如果收 端发现错误并发回NAK信号，则发端从下一个码 组开始重发前一段N个码组，图中N=5。收端收到 码组2有错。发端在码组6后重发码组2、3、4、5、 6，这种返回重发系统的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。 图8―3（c）：系统也是连续不断地发送码 组，收端检测到错误后发回NAK信号，但是发端不 是重发前N个码组，而是只重发有错误的那一组。 如只重发收端检出有错的码组2。 收端对已认可的码组，从缓冲存储器读出时重 新排序，恢复出正常的码组序列。 系统传输效率最高，但价格也最贵。 混合纠错方式是前向纠错方式和检错重发方式 的结合。如图8―2（c）所示。 其内层采用FEC方式，纠正部分差错；外层采 用ARQ方式，重传那些虽已检出但未纠正的差 错。混合纠错方式在实时性和译码复杂性方面是前 向纠错和检错重发方式的折衷，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 介绍几种主要分类。 (1)根据编码功能可分为检错码、纠错码和纠 删码三种类型，只能完成检错功能的叫检错 码；具有纠错能力的叫纠错码；而纠删