2023学年完整公开课版差错控制

一、概述：

差错控制原理电力系统是一个实时运行的复杂系统，远动信息的实时性、准确性和可靠性是信息传输的基本要求。如果没有及时正确的遥测、遥信信息，电网调度人员或监控中心运行人员就不能随时了解电网的当前运行状态；若遥控、遥调命令信息不可靠，不仅不能对电网施加安全、优质的控制，甚至还可能导致电网事故的发生。

差错控制原理提高信息传输质量指标的设计考虑包括：选择质量较好的信息传输通道，改善信道的特性，降低码间干扰。但是，信息在信道上传输的过程中，由干扰引起的差错始终存在，必须采用差错控制技术。影响信息传输准确性、可靠性的主要因素包括：一是信道特性引起信息的码间干扰；二是信道上的噪声和干扰。一、概述：差错控制技术就是采用可靠、有效的编码，以发现或纠正信号在传输过程中由于噪声干扰而造成的错码的一种方法。也称抗干扰编码技术。差错控制方式：分为检错和纠错两大类，检错即查出信息传输过程中的错码，但不能确定错码的位置；纠错则是在检错的基础上，判断错码所在位置并加以纠正。

差错控制原理一、概述：差错控制方式：

自动要求重传（ARQ）方式发送端可检错的码判决信号接收端

差错控制原理

发送端发送能够检错的信息码。接收端接收该码后，按编码规则检错，确定有无误码，并将判断结果通过反馈信道传送给发送端。如果判断结果为误码，则发送端重传该信息码，直到接收端无误码为止。如果判断结果为无误码，发送端可继续向接收端发送新的信息码。要求信息收发双方之间应具备双向通道，并协调收发过程。收发双方都必须对所发送或接收的信息进行暂存，以用于重新发送或无错码时采用。ARQ方式按编码规则完成检错，由重传完成纠错，其准确性、可靠性很高，但实时性受影响，效率不高。循环传送检错方式发送端可检错的码接收端

差错控制原理发送端把信息进行编码后发送出去接收端接收到数据后经检错译码器判断有无误码如果没有误码，则该信息码可用如果有误码，则该组数码弃之不用同一信源的信息被周期性的循环传送，可待下次循环时再接收该信息，如果无错就可以采用

不需要反馈信道，具有检错方式简单，易于实现的特点。前向纠错（FEC）方式混合纠错（HEC）方式发送端可纠错、检错的码判决信号接收端发送端可纠错的码接收端

差错控制原理发送端的信息经信道译码器进行纠错编码，形成可纠错的码字发送出去;在接收端，把接收到的数码经信道译码器进行纠错译码。其优点是不需要反馈信道，缺点是译码器比较复杂。是FEC与ARQ两种方式的综合发送端发送的码字不仅能够检错，还具有一定的纠错能力接收端收到数码后，首先进行纠错；如果错误太多，超过了纠错能力，但译码器能够检测出误码时，可通过反馈信道，要求对方重发。HEC要求有反馈信道，并要求发送的码组及接收端的信道译码器具有一定的纠错能力。上述差错控制中所使用的码有检错码和纠错码之分，实际上两者之间没有本质的差别，经常是同一种码既可作为检错码也可作为纠错码。在电力系统循环式远动通信中，对于遥测遥信信息的传送通常采用循环传送检错方式；问答式远动通信中的遥测遥信信息的传送也多采用检错译码方式；为了提高可靠性，对于遥控都采用返送重传方式。

差错控制原理差错控制的实际应用：

差错控制编码：差错控制就是按照某种规律编码，使接收端的检错、纠错能力得以实现。在一组信息码元的基础上，增加部分与信息码元具有某种相关性的校验码元，使原来本不相关的信息序列，转化为具有某种规律性的码元序列。编码过程：设要传送k位信息，编码器按一定的规则在k位信息码根据规则附加r位校验码，构成n=k+r位的码字。附加r位校验码的编码规则很多，不同的规则就形成了不同的编码方式。

差错控制原理码的性能要好，能检出或纠正最可能出现的错码类型；编码效率要高，即所加的校验位要少；实现编码译码的方法要简便。

差错控制原理编码规则的选择标准：二、部颁CDT规约中的循环码同步字控制字信息字1……信息字n图6-12循环远动规约的帧结构字节1字节2字节3字节4字节5校验码图6－13循环远动规约的字结构

差错控制原理1991年11月原电力工业部颁布了循环式远动传送规约DL451-1991。该规约规定的数据帧结构如下图6-12所示。每个字均为6个字节。除同步字外，控制字和信息字的第6个字节为校验码字节。(k=40位)信息码+(r=8位)校验码构成(n=k+r=48位)码字。CDT规约的校验码：

差错控制原理对长度为k位的信息码，按一定规则添加r位校验码（CRC校验码），组成长度为n=k+r的二进制序列Cn－1,Cn－2,……,C1,C0的码字。1·x6+1·x5+0·x4+0·x3+1·x2+0·x+1=x6+x5+x2+1在CRC编码理论中，利用码多项式进行码组的描述和运算。一个n位的码组可用一个最高幂次为(n-1)的码多项式进行描述，码组中各码元作为码多项式的系数。例如7位码组1100101可表示表示为：CDT规约利用CRC(CyclicRedundancyCheck)进行校验。CRC编码及校验原理：

差错控制原理采用CRC进行编码和校验时，发送方和接收方事先约定一个生成多项式g(x)

，并且g(x)的最高项和最低项的系数必须为1。发送方先为原始数据块生成带CRC校验码的码字，并使该码字的码多项式能被g(x)除尽；发送此码字，接收方用收到的码字也除以g(x)，如果能除尽，表明传输正确，否则，表示传输有错，请求重发。根据要传送的k位二进制信息码，按照一定的规则产生一个r位CRC校验码，附在原始信息后边，构成一个新的n=k+r位二进制码序列（码字）。CRC校验码如何生成？满足什么样的规则？这个规则，在差错控制理论中称为“生成多项式”。编码和检错过程：首先将原信息码(k位)左移r位(k+r=n)，即相当于将信息码多项式m(x)乘以xr，得到新的多项式xrm(x)用生成多项式g(x)用模2除该多项式，其所得余式设为r(x)。CRC校验码生成方法：

差错控制原理T(x)=xrm(x)-r(x)T(x)：编码后的带CRC校验位的码多项式r(x)：CRC校验码多项式，且多项式次数为(r-1)次当使用CRC校验码进行差错控制时，除了为g(x)的整数倍的差错多项式不能被检测外，其它差错均能被查出。CRC校验码的差错控制效果取决于g(x)的阶数，阶数越高，效果越好。设原始k位信息码多项式为为(k-1)次多项式m(x)

；设生成多项式g(x)的次数为r且比m(x)的阶数低。

差错控制原理目前，常用的生成多项式g(x)有两种，分别是：

CRC-16

x16+x15+x2+1

CCITT

x16+x12+x5+1CDT规约采用：CRC-8

x8+x2+x1+1模2运算：

差错控制原理模2运算是一种二进制算法，是CRC校验技术中的核心部分。与四则运算相同，模2运算也包括模2加、模2减、模2乘、模2除四种二进制运算。而且，模2运算也使用与四则运算相同的运算符。与四则运算不同的是模2运算不考虑进位和借位，即模2加法是不带进位的二进制加法运算，模2减法是不带借位的二进制减法运算。因此，这种加减运算实际上就是逻辑上的异或运算，加法和减法等价。CRC校验例程：

差错控制原理例如，要发送的数据信息码为1101011011，生成多项式为g(x)=x4+x+1首先在发送数据块的末尾加4个0（左移4位），得到1101011011