计算机网络通信技术第04章纠错

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1、第4章数据通信中的差错控制技术内容提要：差错控制的基本方式反馈重发纠错（ARQ）方式前向纠错（FEC）方式混合纠错（HEC）方式常用检错码：奇偶监督码行列监督码恒比码海明码数据通信中的差错控制技术在数据传输中，可靠性是一个重要的性能指标，由于传输信道不理想以及来自各个方面的干扰，出现错误码元是不可避免的。随着现代数据处理系统的不断发展以及传输速率的不断提高，对信息码元的差错概率——误码率Pe的要求也在提高。计算机与计算机之间的数据传输，要求低于10－9。数据通信中的差错控制技术如果不加处理地把信息直接送入信道，这样的信息码元是没有任何检、纠错能力的。信道编码：为了克服干扰，增加传输的可

2、靠性，需要引入差错控制技术。差错控制技术：其实质是在信息码元中增加一定数量的多余码元（称为监督码元），即由信信息码元和监督码元共同组成一个码字，二者之间满足一定的约束关系。数据通信中的差错控制技术传输过程中若受到干扰，某位码元发生了变化，相当于破坏了它们之间的约束关系。接收端通过检验这种约束关系是否成立，完成识别错误或者进一步判定错误位置并加以纠正的工作，从而保证可靠性。差错控制的基本方式差错控制的基本方式主要有以下三种：1.反馈重发纠错（ARQ）方式2.前向纠错（FEC）方式3.混合纠错（HEC）方式1.反馈重发纠错（ARQ）方式反馈重发纠错（ARQ）又称判决反馈纠错。它的工作原理是

3、：发送端对原始数据进行差错控制编码，产生可以检测出错误的发送序列，将被传数据按8位分组，每组后面附加校验位，使之成为码长为n的校验序列（n＞k）。反馈重发纠错（ARQ）方式接收机根据收到的码元序列中附加校验位的编码规则，进行判决。判决结果通过反馈信道回传，无错认可（ACK），有错否认（NAK）。发送端根据回传指令，将有错的码组重传，直到正确接收为止。图是反馈重发纠错（ARQ）方式的原理示意图ARQ系统（反馈重发纠错）实际的ARQ系统又可分为三种类型：停止等待ARQ（半双工）连续ARQ（全双工）选择重发ARQ（全双工）。①停止等待ARQ（解释）停止等待ARQ是最简单的ARQ系统。实际过

4、程：发送端每发送一个码组就停止并等待接收端的应答信号。得到确认信号（ACK）后，发下一个码组；收到否认信号（NAK），重发此码组。应用范围：半双工，操作简单，需缓冲存储器的容量小，等待应答费时，传输效率低，仅适用于低速传输系统和信号往返延迟不大的情况。如图②连续ARQ在该系统中，收、发两端可同时发送信息，发送端通过前向信道发送消息数据，接收端通过反向信道发送应答信号。发送端按顺序发送各码组，在收到否认信号时，返回并重发有错的码组及其后面顺序相接的各级。连续ARQ图（b）连续ARQ原理图。收到否认应答信号与重传码组之间相隔4个码组，发送端收到否认应答后，要退回4个码组重发。该方式需要全双

5、工连接。当信道较好、错码组较少时，连续ARQ的传输效率很高。主要缺点：是对缓冲器容量有要求（容量大小由传播延迟时间决定）。③选择重发ARQ（全双工）选择重发ARQ，它的发送端仅重发接收出错的码组，如图（c）。在信道差错率高时，性能较好；需要复杂的控制逻辑和大容量的缓冲器，在应答信号中还必须标明出错码组编号，就增加了系统的复杂性。ARQ方式的选择ARQ方式的选择：使用通信资源以及需要全双工通信等因素考虑。反馈重发纠错方式的优点：是检错码构造简单，不需要复杂的编、译码设备，在冗余度一定的条件下，检错码比纠错码的纠错能力强多。ARQ的缺点：不能单向传输、要反馈信道，适用于双向通信，该方式要求

6、数据源必须是可控的，并配置缓冲设备。2.前向纠错（FEC）方式前向纠错，又称自动纠错，下图为前向纠错（FEC）系统框图。图中发送端将原始数据进行纠错编码后送入信道，接收端在对信号能自动纠正错误码元。前向纠错（FEC）方式前向纠错（FEC）方式优点：不需要反馈信道，纠错迅速、及时，具有恒定的信息传输速率。缺点：译码设备复杂，需纠正较多位的突发错码，要附加较多的监督码元，增加了译码算法选择的难度，降低了传输效率，不适宜应用于传输条件恶化的信道。3.混合纠错（HEC）方式混合纠错（HEC）方式：FEC和ARQ两种纠错方式的结合。发送端发出具有一定纠错能力和较高检错能力的码字，由信道编码而附加

7、的监督码元并不多。典型的HEC系统框图如图所示。在ARQ系统中包含一个FEC子系统。混合纠错（HEC）方式接收端检测数据码流，发现错误时，先由FEC子系统自动纠错，当错误较多超出纠错能力时，再发反馈信息要求重发，减少了重发次数。混合纠错（HEC）方式这种方式：弥补了反馈重发和前向纠错两种方式的缺点，发挥了码的检、纠错能力，在较强干扰的信道中仍可获得较低误码率，通信中应用较多。纠错编码的基本原理表4－1分组码示意1．海明（Hamming）距离海明