数据通信技术 第3版 中国通信学会普及与教育工作委员会推荐教材 教学课件 作者 李斯伟 胡成伟第二章第四讲.ppt

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1、第2章数据传输2.5差错控制主要内容差错控制编码概述差错控制的基本方式纠错检错编码的基本原理2.5.1差错控制编码概述差错控制编码的概念差错控制编码的实质是通过增加冗余信息来检测和纠正差错。香农信道编码定理只要对信息进行适当的编码即提供足够的冗余，就可以在不牺牲信息传输率的前提下把噪声信道引起的差错减少到希望的程度。差错控制一般包括检错和纠错，把具有检测差错能力的码称为检错码，而把具有纠正差错能力的码称为纠错码。2.5.1差错控制编码概述差错控制编码的应用模型基于信道编码的差错控制——在发送端根据一定的规则，在数据序列中按照一定的规则附加一些监督信息，接收端根据监督信息进行检错

2、或者纠错。2.5.1差错控制编码概述2.差错类型（1）随机性错误（2）突发性错误2.5.2差错控制的基本方式一个目的，两个思想，三种方式1）根本目的发现传输过程中出现的差错并加以纠正2）两个思想一是通过抗干扰编码，使得系统接收端译码器能发现错误并能准确地判断错误的位置，从而自动纠正它们二是在系统接收端仅能发现错误，但不知差错的确切位置，无法自动纠错，必须通过请求发送端重发等方式来达到纠正错误的目的2.5.2差错控制的基本方式3）三种方式检错重发（ARQ）方式前向纠错（FEC）方式混合纠错（HEC）方式2.5.2差错控制的基本方式－ARQAutoRepeatRequest检错重

3、发（ARQ）方式是数据通信中常用的一种差错控制方式，有时也称为自动重发请求。原理：发送端经编码后发出能够检错的码，接收端收到后进行检验，再通过反向信道反馈给发送端一个应答信号。发送端收到应答信号后进行分析，若是接收端认为有错，发送端就把存储在缓冲存储器中的原有码组复本读出后，重新传输；反复上述过程，直到接收端认为已正确收到信息或达到最大重传次数为止。2.5.2差错控制的基本方式－ARQ检错重发示意图如下2.5.2差错控制的基本方式－ARQ特点只需要较少的冗余码，就能获得极低的传输误码率。相对于FEC方式而言，ARQ方式是用检错码代替纠错码，因而可望比前向纠错用更少的传输线路，编

4、码器和译码器较为简单，成本也低得多。ARQ方式需要有反馈信道，因而不能用于单向传输信道和广播系统中。2.5.2差错控制的基本方式－ARQ特点ARQ方式的控制规程和检错过程比较复杂。当系统出现错误需要重发时，通信效率较低。由于反馈重发的随机性，ARQ方式的实时响应性不如前向纠错方式，所以ARQ方式不适合于实时传输系统。2.5.2差错控制的基本方式－ARQARQ的几种模式停等式ARQ（或等待式ARQ）退回N步ARQ（或连续重发ARQ）选择重传ARQ2.5.2差错控制的基本方式－停等式ARQ停等式ARQ是指发送方发出一帧信息后，就等待接收方确认。当确认已正确接收后，再继续发送。如下图

5、2.5.2差错控制的基本方式－停等式ARQ需要解决的两个问题丢帧之后的恢复防止重复帧2.5.2差错控制的基本方式－退回N步ARQ退回N步ARQ的原理如下图2.5.2差错控制的基本方式－退回N步ARQ上图的N＝5，当第一个帧发出后，不等待其应答信号的到达就立即发出第2个、第3个一直到第5个。但要求每一个帧的应答信号在第5个帧尚未结束发送之前到达。图中第1个帧就发生错误，返回NAK信号，此时发送端已经发送了5个帧，则发送端就从出错的那一帧（即第1帧）开始，退回5个帧，即从第1帧到第5帧再从新发送，已发送的第2～5帧即便是已正确发送也要重发。退回N步ARQ效率比停等式ARQ要高效多，

6、所以在较高级的通信规程中采用它。2.5.2差错控制的基本方式－选择重传ARQ选择重传ARQ是在退回N步ARQ的基础上，当有一个帧出错时，设法只发有错的这一帧，其余（N－1）个正确帧先接收存储起来，发送端不再随有错帧一起重发。如下图2.5.2差错控制的基本方式－选择重传ARQ上图发送端发完6号数据后，收到1号数据传输错误的否认信号，发端停止当前发送，重发1号数据。重发完1号数据后，接着继续发送7号数据及以后的数据。选择重传ARQ的接收端必须有足够的存储空间，以便等待有错帧经重发后获得更正，然后接收端必须把收到的帧重新排序后送给用户。选择重传ARQ方式的收端可以接收乱序帧，而退回N

7、步ARQ方式的收端只能接收顺序帧。2.5.2差错控制的基本方式－FECForwardErrorCorrection在FEC这种工作方式中，发送端发送能够纠错的码（即纠错码），接收端收到码后不仅能发现差错，而且能够确定差错的具体位置。在二进制系统中，若接收端已经准确知道哪一位码错了，便可以将该错码进行纠正。前向纠错示意图如下2.5.2差错控制的基本方式－FEC特点接收端自动纠错，解码延迟固定，实时性好。无需反馈信道，能用于单向传输，特别是适用于单点向多点同时传送的广播系统。为了获得较高的纠错