数字与数据通信技术 教学课件 作者 周英第7章.ppt

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1、本章学习的目标：1．了解差错控制的基本概念和原理2．掌握纠检错的概念和简单的差错控制编码3．掌握并理解线性分组码和卷积码的编码方式4．了解网格编码调制（TCM）的概念本章的重点：简单的差错控制编码,线性分组码编码方式本章的难点：线性分组码课前预习相关的内容：1．信号与噪声的关系2．数字通信的基本概念3．数字信号的不同传输方式在实际信道传输数字信号的过程中,引起传输差错的根本原因在于信道内存在噪声以及信道传输特性不理想所造成的码间串扰.为了提高数字传输系统的可靠性,降低信息传输的差错率,可以利用均衡技

2、术消除码间串扰,利用增大发射功率、降低接收设备本身的噪声、选择好的调制制度和解调方式、加强天线的方向性等措施,提高数字传输系统的抗噪声性能,但上述措施也只能将传输差错减小到一定程度.要进一步提高数字传输系统的可靠性,就需要采用差错控制编码,对可能或已经出现的差错进行控制.7.1概述7.1.1信道编码的概念差错即是误码.差错控制的基本思路就是:发送端在被发送的信息序列上附加上一些监督码元,这些监督码元与信息(指数据)码元之间存在某种确定的约束关系;接收端根据既定的约束规则检验信息码元与监督码元之间的这

3、种关系是否被破坏,如传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元之间的这一关系受到破坏，从而使接收端可以发现传输中的错误，乃至纠正错误.我们可以看出由于增加了不携带信息的监督码元,从而增加了传输的任务,使得传输效率降低,从而用纠(检)错控制差错的方法来提高数字通信系统的可靠性是以牺牲其有效性为代价来换取的。1．差错控制的方式在数字通信系统中,差错控制的方式一般可以分为四种类型:前向纠错(简称FEC)、检错重发（简称ARQ）、混合纠错（简称HEC）和信息反馈(简称IRQ)。它们的系统图如图7.1所示（图中

4、有斜线的方框图表示在该端进行错误检测）。（1）前向纠错前向纠错系统中，发送端经信道编码后可以发出具有纠错能力的码字；接收端译码后不仅可以发现错误码，而且可以判断错误码的位置并予以纠正。然而，前向纠错编码需要附加较多的冗余码元，影响数据传输效率，且编译码设备比较复杂。但是由于不需要反馈信道，实时性较好，因此，这种技术在单工信道中普遍采用，例如无线电寻呼系统中采用的POGSAG编码等。7.1.2差错控制编码的基本原理（2）检错重发检错重发方式中，发送端加上的监督码具有检测错误的功能，，接收端收到后检验如

5、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，发送端把前面发出的信息重新传送一次，直到接收端认为已正确收到信息为止。常用的检错重发系统有三种，即停发等候重发、返回重发和选择重发。（3）混合纠错混合纠错方式是前向纠错方式和检错重发方式的结合。在这种系统中接收端不仅具有纠正错误的能力，而且对超出纠错能力的错误有检测能力。遇到后一种情况，系统可以通过反馈信道要求发送端重发一次，混合纠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中。（4）信息反馈信息反馈方式是收端把收到的

6、数据序列全部由反馈信道送到发端，发端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，对有错误的数据序列的原始数据再次传送，直到发端没有发现错误为止。信息反馈的优点是不需要纠错、检错的译码器，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；并且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，所需的存储容量也越大。上述差错控制方式应根据实际情况合理选择。除IRQ方式外，都需要发送端发送的数据序列具有纠错和检错的能力。为此，必须对信息源输出的数据以一定规则加入多余的码

7、元（纠错编码）。对于纠错编码的要求是加入的多余码元少而纠错能力却很高，而且实现方便，设备简单，成本低。发端收端可以纠正错误码（a）前向纠错发端收端能够发现错误码应答信号（b）检错重发发端收端可以发现和纠正错误码应答信号（c）混合纠检错发端收端数据信息数据信息（d）信息反馈图7.1差错控制方式的基本类型2.差错控制编码的基本原理信道编码的基本思想就是在被传送的信息中附加一些监督码元，在接收端和发送端之间建立某中校验关系，当这种校验关系在传输中受到破坏时，可以被发现甚至被纠正，这种检错和纠错能力是用信息

8、量的冗余度来换取的。下面介绍几个与信道编码有关的基本概念：码长：码字中码元的数目。例如“11010”的码长为n=5。码重：信道编码中，定义码组中非零码元的数目为码组的重量，简称码重。例如“010”码组的码重W=1，“011”码组的码重W=2。码距：两个等长码字之间对应位上不同码元的数目，有时也称作这两个码字的汉明距离，例如码字10100与11000之间的码距d=2。最小码距：在一种编码中，任意两个许用码组间距离的最小值，即码组集合中任意两个码组之间的最小距离，称为这一