数据通信第三章.ppt

第三章 差错控制;数据通信要求信息传输具有高度的可靠性，即要求误码率足够低。然而，误码是不可避免的。造成误码的原因很多，但主要原因可以归结为两个方面:;3.1.1差错控制的基本概念 1.差错分类 危害数据传输的噪声有两类：一类是随机噪声： 包括热噪声、散弹噪声以及传输媒介引起的噪声 等，引起随机差错；另一类是脉冲噪声：是指突 然发生的噪声，包括雷电、开关引起的瞬态变化 以及机电交换机的拨号脉冲等，引起突发差错。 ? 随机差错，又称独立差错，它是指那些独立地、 稀疏地和互不相关地发生的差错。存在这种差错 的信道称为无记忆信道或随机信道。产生的原因： 随机噪声 ? 突发差错是指一串串，甚至是成片出现的差错， 差错之间有相关性，差错出现是密集的。产生突 发错误的信道称为有记忆信道或突发信道。产生 的原因：脉冲噪声;2.差错控制的基本思路 差错控制的核心是抗干扰编码，或差错控制编码，简称纠错编码，也称信道编码。差错控制的基本思路是： 在发送端被传送的信息码序列（本身无规律）的基础上，按照一定的规则加入若干监督码元后进行传输，这些加入的码元与原来的信息码序列之间存在着某种确定的约束关系。在接收数据时，检验信息码元与监督码元之间的既定的约束关系，如该关系遭到破坏，则收端可以发现传输中的错误，乃至纠正错误。 信息码（k）+监督码（r）=码组（n） 加的监督码越多，差错控制能力越强;3.差错控制的方法 在数据通信系统中，差错控制一般可以分为4种类型。 如图3-1所示: ;（1）检错重发 检错重发简称（ARQ：自动重发请求）。这种差错控制方式在发送端对数据序列进行分组编码（如数据帧），加入一定多余码元使之具有一定的检错能力，成为能够发现错误的码组。接收端收到码组后按一定的规则进行有无差错的判决并把判决结果通过反向信道送回发送端，如有差错，发送端把前面发出的信息重新传送一次，直到接收端认为正确接收到信息为止。能够实现差错检测和差错恢复以及流量控制的功能。 处理传输差错的重发技术有：差错检测技术；确认帧技术；否认帧技术；差错重发技术；超时重发技术。 在具体实现检错重发系统时,通常有3种形式,即停等ARQ、返回重发ARQ和选择重发ARQ。;Stop-and-Wait ARQ ;分为四种情况讨论： a.数据在传输的过程中没有出现差错； b.数据在传输过程中出现差错； c.数据帧丢失情况； d.确认帧（否认帧）丢失的情况。;发;连续ARQ ;返回重发;选择性重发;③ARQ的优缺点 ●需反向信道，实时性差。 ●ARQ方式在信息码后面所加的监督码不多，所以信息传输效率较高。 ●译码设备较简单;（2）前向纠错（FEC） ①FEC的思路 前向纠错系统中，发送端的信道编码器将输入数据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检验出错误的位置并自动纠正。 ②FEC的优缺点 ●不需要反向信道，实时性好。 ●缺点是所选择的纠错码必须与信道的错码特性密切配合，否则很难达到降低错码率的要求； ●译码设备复杂；而要求附加的监督码也较多，传输效率就低。;(3)混合纠错检错（HEC） ①HEC的思路 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。在这种系统中，发送端发出同时具有检错和纠错能力的码，接收端收到码后，检查错误情况，如果错误少于纠错能力，则自行纠正；如果干扰严重，错误很多，超出纠正能力，但能检测出来，则经反向信道要求发端重发。 ②HEC的优缺点 混合纠错检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，因而近年来，在数据通信系统中采用较多。;(4)信息反馈（IRQ） ①IRQ的思路 信息反馈方式(IRQ)在发送端不进行纠错编码，接收端把收到的数据序列全部由反向信道送回发端，发端自己比较发送的数据序列与送回的数据序列，从而发现是否有错误，并把认为错误的数据序列的原数据再次传送，直到发端没有发现错误为止。 ②IRQ的优缺点 ●这种方式的优点是不需要纠错、检错的编译器，设备简单。 ●缺点是需要和前向信道相同的反向信道，实时性差。 ●发送端需要一定容量的存储器以存储发送码组，环路时延越大，数据速率越高，所需存储容量越大。;3.1.2 差错控制的基本原理;2.汉明距离与检错和纠错能力的关系 （1）几个概念 码组的重量——码组中非零码元的数目为码组的重量，简称码重。 码距——把两个码组中对应码位上具有不同二进制码元的个数定 义为两码组的距离，简称码距。 汉明距离——在一种编码中，任意两个许用码组间距离的最小值，称为这一编码的汉明距离，以 表示。;3.差错控制编码的分类 (1)按码组的功能分,