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现代通信原理11第十一章差错控制编码和线性分组码资料
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(1)停发等待重发,发对或发错,发送端均要 等待接收端的回应。特点是系统简单,时延长。
(2)返回重发,无ACK信号,当发送端收到 NAK信号后,重发错误码组以后的所有码组,特点 是系统较为复杂,时延减小。
(3)选择重发。无ACK信号,当发送端收到 NAK信号后,重发错误码组,特点是系统复杂,时 延最小。
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2、前向纠错方式(FEC)。
发送端经编码发出能纠正错误的码,接收 端收到这些码组后,通过译码能发现并纠正误 码。前向纠错方式不需要反馈通道,特别适合 只能提供单向信道的场合,特点是时延小,实 时性好,但系统复杂。但随着编码理论和微电 子技术的发展,编译码设备成本下降,加之有 单向通信和控制电路简单的优点,在实际应用 中日益增多。
把收到的数据序列全部由反向信道送回发送端, 发送端比较发送数据与回送数据,从而发现是否 有错误,并把认为错误的数据重新发送,直到发 送端没有发现错误为止。 优点:不需要纠错、检错的编译器,设备简单。 缺点:需要反向信道;实时性差;发送端需要一 定容量的存储器。IRQ方式仅适用于传输速率较 低、数据差错率较低的控制简单的系统中。
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对于数据传输,人们主要关心的是信息码元的 差错概率,即误码率Pe,在中等传输速率 (1200/2400波特)下,采用一般的调制方法,对于 干线有线载波信道, Pe约为10-4~10-6的数量级,对 于无线短波通信, Pe只有10-2~10-3的数量级,对于 传输速率更高的系统,误码性能还要差。
在数据通信中,如计算机与计算机之间的数据 传送,Pe要求低于10-9,这就需要加入纠错编码。
3、混合信道。既存在随机误码又存在突发误 码的信道称为混合信道。
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11.1 差错控制编码的基本概念
11.1.1 差错控制方式 1、检错重发方式(ARQ)。 2、前向纠错方式(FEC)。 3、混合纠错检错方式(HEC)。 4、反馈校验方式(IRQ)。
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1、检错重发方式(ARQ)。
采用检错重发方式,发端经编码后发出能够 发现错误的码,接收端收到后经检验如果发现传 输中有错误,则通过反向信道把这一判断结果反 馈给发送端。然后,发送端把信息重发一次,直 到接收端确认为止。采用这种差错控制方法需要 具备双向通道,一般在计算机数据通信中应用。 检错重发方式分为三种类型,如图所示。图中 ACK是确认信号,NAK是否认信号。
4、按照纠正错误的类型不同,可以分为纠正随 机错误的码和纠正突发错误的码。
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5、按照构成差错控制编码的数学方法来 分类,可以分为代数码、几何码和算术码。其 中代数码建立在近代数学基础上,是目前发展 最为完善的编码,其中线性码是是代数码的一 个最重要的分支。
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单元学习提纲
(1)前向纠错、检错重发差错控制方 法;
(2)检错和纠错的基本原理; (3)分组码、卷积码、线性码、系统 码的定义; (4)码距的定义,它与检错、纠错能 力的关系; (5)线性分组码中监督方程、监督矩 阵、生成方程、生成矩阵)循环码的特点及编码方法; (8)纠正一位误码的循环码的一种译码方法; (9)交织码纠正突发错误的原理;(10) 卷
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3、混合纠错检错方式(HEC)。 混合纠错检错方式是前向纠错方式和检错重
发方式的结合,发送端发出的码不但有一定的纠 错能力,对于超出纠错能力的错误要具有检错能 力。这种方式在实时性和复杂性方面是前向纠错 和检错重发方式的折衷,因而在近年来,在数据 通信系统中采用较多。
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4、反馈校验方式(IRQ)。 反馈校验方式(IRQ)又称回程校验。收端
现代通信原理11第十一章差 错控制编码和线性分组码资
料
单元概述
实际信道传输数字信号时,不可避免地会产生 误码。差错控制编码的目的是用信道编码的方法检 测和纠正误码,降低误比特率。在检错重发控制编 码方式中,信道编码只是为了检测误码,而在前向 纠错方式中,信道编码用于纠正误码。
检错和纠错能力是用信息冗余度即由附加附加在 信息中的监督码元来实现的。信息码元与监督码元 之间建立某种检验关系,根据建立检验关系的方法 不同,可以分为分组码和卷积码。线性分组码中信 息码元和监督码元是用现行方程联系起来的,卷积 码中它们是以卷积的方式联系起来。码距是确定纠 错检错能力的重要度量。
积码的编码方法,生成多项式与编码器的构 造;
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(11)卷积码的树状图、网格图的表示; (12)卷积码维持比译码的基本原理和译
码过程; (13)纠错编码误比特率性能,编码增益
的含义; (14)纠错编码在卫星信道、移动通信等
实际通信系统中的应用。
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第十一章 差错控制编码和线性分组码
1、概述: 数字通信系统是以电子方式传输信息的,接收方收 到的数据应当就是发送方发送的数据,但这些电子信息 都易受到干扰,太阳黑子活动、电源抖动或施工者用锄 头对电缆的碰撞都会对传输产生不可预料的影响。 为保证传输数据的完整性,通常采用一定的措施, 如利用均衡器纠正信道参数,加大发送功率、扩展信道 频带宽度等办法来减少加性干扰。 采用上述方法仍难以满足要求时,必须采用差错控 制措施,即用差错控制编码来检错和纠错。
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11.1.2 差错控制编码的分类
1、按照差错控制编码的不同功能,可以分为 检错码(仅能检测误码)、纠错码(仅可以纠正误 码)和纠删码(兼有纠错和检错功能)。
2、按照信息码元和附加的监督码元之间的检 验关系可以分为线性码(信息码元和监督码元满足 一组线性方程式)和非线性码。
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3、按照信息码元和监督码元之间的约束关系可 以分为分组码和卷积码。分组码中,码元序列每n位 分成一组,其中k个是信息码元,r=n-k个是监督码 元,监督码元仅与本组的信息码元有关。卷积码中, 编码后序列也编为分组,但监督码元不仅与本组信 息码元有关,还与前面码组的信息码元有关。
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从差错控制角度看,信道可以分为三类
1、随机信道。误码的出现是随机的,误码之 间是统计独立的。如由正态分布白噪声引起的误码 (称为随机误码)就具有这种性质。
2、突发信道。误码是成串集中出现的,即在 短促的时间区间存在大量误码,在较长的时间区间 无误码出现。产生突发误码的主要原因是脉冲干扰, 信道中的衰落现象也是产生突发误码的主要原因。