差错控制技术

计算机网络技术基础1第二章物理层

差错控制技术重点：差错控制技术2数据通信差错控制技术传输中的差错分为两大类：由热噪声引起的随机差错和由脉冲型噪声引起的突发差错。差错控制的核心是抗干扰编码。

基本思想：通过对信息序列作某种变换，使原来彼此独立、没有相关性的信息码元序列，经过这种变换后，产生某种规律性（相关性），从而在接收端有可能根据这种规律性来检查，进而纠正传输序列中的差错。3数据通信差错控制技术差错类型及差错控制的基本工作方式1、差错类型

从差错控制角度看，按加性干扰引起的错码分布规律的不同，信道可以分为三类，即随机信道，突发信道和混合信道。在随机信道中，错码的出现是随机的，而且错码之间是统计独立、互不相关的。在突发信道中，错码是成串集中出现的。产生突发错码的主要原因：脉冲干扰；无线信道中的衰落现象。突发错误的影响一般用“突发长度”来表示。既存在随机错码又存在突发错码，且哪一种都不能忽略不计的情况称为混合差错，这种信道称为混合信道。4数据通信差错控制技术差错类型及差错控制的基本工作方式

2、差错控制的基本工作方式发端检错重发（ARQ）收端检错码判决信号发端混合纠错（HEC）收端检错和纠错码判决信号发端前向纠错（FEC）收端纠错码发端信息反馈（IF）收端信息信号信息信号5数据通信差错控制技术（1）前向纠错前向纠错又称自动纠错。这种方式是发送端的编码器将输入的信息序列变换成能够纠正错误的码，接收端的译码器根据编码规律校验出错码及其位置并自动纠正。该方式的主要优点是实时性好，不需要反向信道。主要缺点是插入的监督码较多，传输效率低，译码设备复杂。发端前向纠错（FEC）收端纠错码6数据通信差错控制技术（2）检错重发检错重发又称自动反馈重发（ARQ）。其方法是发送端采用某种能够检查出错误的码，在接收端根据编码规律校验有无错码，并把校验结果通过反向信道反馈到发送端，如有错码就反馈重发信号，于是发送端重发，如无错码就反馈继续发送信号。如重发后仍有错码，则再次重发，直至检不出错码为止。发端检错重发（ARQ）收端检错码判决信号7数据通信差错控制技术（3）反馈校验

反馈校验法是发送端不进行纠错编码，直接发送信息码，接收端收到信息码以后，不管有无差错一律通过反向信道反馈到发送端，在发送端与原信息码比较，如有差错则将有差错的部分重发。这种方式的优点是，不需要插入监督码，设备简单。主要缺点是实时性差，需要反向信道。发端信息反馈（IF）收端信息信号信息信号8数据通信差错控制技术（4）混合纠错发送端发送纠错码，接收端经校验如果错码较少且在纠错能力之内，则译码器自动纠错，如果错码较多，已超过纠错能力，但未超过检错能力，即能判决有无错码而不能判决错码的位置，此时译码器自动发出信号，通过反向信道控制发送端重发。混合纠错具有前向纠错和自动反馈重发的特点，需要反向信道和复杂的设备，但它能更好地发挥检错和纠错能力，在极差的信道中能获得较低的误码率。发端混合纠错（HEC）收端检错和纠错码判决信号9数据通信差错控制技术奇偶监督码

奇偶校验码是一种通过增加一位冗余位使得码字中“1”的个数恒为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错码。在实际使用时又可分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验等几种。1、垂直奇偶校验码能检测出每列中的所有奇数位错，但检测不出偶数位的错。差错的漏检率接近于1/2吗？

10数据通信差错控制技术奇偶监督码2、水平奇偶校验码不但可以检测出各段同一位上的奇数位错，而且还能检测出突发长度≤p的所有突发错误。它的漏检率要比垂直奇偶校验方法低。3、水平垂直奇偶校验水平垂直奇偶校验能检测出所有3位或3位以下的错误、奇数位错、突发长度≤p+1的突发错以及很大一部分偶数位错。还可用来纠正部分差错。11数据通信差错控制技术循环码

理论上可以证明循环冗余校验码的检错能力有以下特点：

可检测出所有奇数位错。可检测出所有双比特的错。可检测出所有小于、等于校验位长度的突发错。12数据通信差错控制技术

1、循环码组的构成循环码也是一种典型的分组码，码组的构成如图2.26所示，由K个信息码元和n-K个检验码元构成。1

2

3

K+1n

K-1，K

n

n-KK

校验码元

信息码元

13数据通信差错控制技术2、检验码的产生①将输入原始数据P（x）与xn-k相乘积，得到P’（x）；②用P’（x）除以预定的生成多项式G（x）；③将②的运算结果所得余数R（x）作为校验码元（CRC）；④在P’（x）的后面附加上校验码元（CRC）送往数据电路传输；

14数据通信差错控制技术3、 差错校验在收信端对接收到的数据信息用G（x）（与发送端相同）去除，若能除尽（余数R（x）为零），则判断为无错，若除尽（余数R（x）不为零），则判断为有错，然后向发送端送出应答信号。4、 除法用特殊的逻辑电路进行计算。在计算机或微处理机中可用程序实现，但一般多用硬件逻辑实现，这样不仅可以减小程序量，而且速度也快。

15数据通信差错控制技术5、重发

除法结果若判断有错，则向发信端发出否定应答，要求重发该组信息；除法结果若判断无错，则向发信端发出肯定应答，通知发信端发送下一个新的数据信息码组。U（x）

余数R（x）

输入数据

P（x）

移位寄存

P’（x）

附加CRC

CRC校验

判断

输出数据

CRC形成

P（x）

R（x）

V（x）

发信端

发信端

数据电路

16数据通信差错控制技术6、举例（1）假设原始输入数据为：1000100101（2）将输入数据用多项式表示为:P（x）=x9+x5+x2+1（3）设生成多项式G（x）为:G（x）=x5+x4+x2+1（4）P’（x）=xr•P（x）=x5•P（x）=x5（x9+x5+x2+1）=x14+x10+x7+x5（5）P’（x）/G（x）=Q（x）+R（x）

17数据通信差错控制技术（6）发送的循环码数据信息U（x）：U（x）=P’（x）+R（x）=x14+x10+x7+x5+x+1=10001001010