数据通信教学课件 作者 乔桂红 数据通信课件第三章.ppt

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1、第3章差错控制1本章内容、重点和难点本章内容差错控制的基本概念、基本原理及基本方式。检错与纠错的基本概念、码距与检错纠错能力。奇偶校验码、汉明码、线性分组码、循环码和卷积码。ARQ原理及滑窗协议。本章重点差错控制的基本方式。码距与检错纠错能力。线性分组码、循环码。ARQ原理及滑窗协议。本章难点线性分组码、循环码。ARQ原理及滑窗协议。第3章差错控制2学习本章目的和要求了解差错控制的基本概念和基本原理。掌握差错控制的基本方式及码距与检错纠错能力。掌握奇偶校验码、汉明码、线性分组码和循环码的编码和解码。掌握ARQ原理及滑

2、窗协议。第3章差错控制33.1差错控制的基本概念造成误码的原因主要有：一是信道不理想造成的符号间干扰；二是噪声对信号的干扰。对于前者通常通过均衡方法可以改善以至消除。后者是造成传输差错的主要原因。差错控制是对后者采取的技术措施，目的是提高传输的可靠性。1．差错控制的基本概念差错即误码。差错控制的核心是差错控制编码，即在信息码元序列中加入监督码元就称为差错控制编码，也称为纠错编码。43.1差错控制的基本概念2．差错类型噪声分为两类：随机噪声和脉冲躁声。随机噪声导致随机差错，脉冲噪声造成突发差错。①随机差错，又称独立差错，是指错码的出现是随机的，且

3、错码之间是统计独立的。存在这种差错的信道称为随机信道，例如，微波接力和卫星转发信道。②突发差错，是指成串集中出现的错码，即在一些短促的时间区内会出现大量错码，而在这些短促的时间区间之间又存在较长的无错码区间。产生突发差错的信道称为突发信道，如短波等信道。既存在随机差错又存在突发错误，且哪一种都不能忽略不计的信道称为混合信道。53.2差错控制的基本方式与基本原理1．差错控制的基本方式常用的差错控制方式一般有下面4种类型，如图3-1所示。（1）检错重发（又称自动请求重发ARQ），如图3-1（a）。这种差错控制方式是在发送端对数据序列按一定的规则进行

4、编码，使之具有一定的检错能力，成为能够检测错误的码组（检错码）。接收端收到码组后，按编码规则校验有无错码，并把校验结果通过反向信道反馈到发送端。如无错码，就反馈继续发送信号。如有错码，就反馈重发信号，发送端把前面发出的信息重新传送一次，直到接收端正确收到为止。优点：检错码构造简单，插入的监督码位不多，设备不太复杂。缺点：实时性差，且必须有反向信道，通信效率低。63.2差错控制的基本方式与基本原理图3-1差错控制的基本类型73.2差错控制的基本方式与基本原理（2）前向纠错（简称FEC）前向纠错系统中，发送端的信道编码器将输入数据序列按某种规则变换

5、成能够纠正错误的码，接收端的译码器根据编码规律不仅可以检测出错码，而且能够确定错码的位置并自动纠正。如图3-1（b）所示。优点：不需要反馈信道，也不存在由于反复重发而延误时间，实时性好。缺点：附加的监督码较多，传输效率低，纠错设备比检错设备复杂。83.2差错控制的基本方式与基本原理（3）混合纠错检错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，如图3-1（c）所示。在这种系统中，发送端发送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；如果错误很多，超出纠错能力，但未超出检错能力，即能判决有无错

6、码而不能判决错码的位置，此时收端自动通过反向信道发出信号要求发端重发。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，在数据通信系统中采用较多。93.2差错控制的基本方式与基本原理（4）反馈校验反馈校验方式又称回程校验，如图3-1（d）所示。接收端把收到的数据序列原封不动地转发回发送端，发端将原发送的数据序列与返送回的数据序列比较。如果发现错误，则发送端进行重发，直到发端没有发现错误为止。优点：不需要纠错、检错的编解码器，设备简单。缺点：需要有双向信道，实时性差，且每一信码都相当于至少传送了两次，所以传输效率低。103.

7、2差错控制的基本方式与基本原理2．差错控制的基本原理差错控制的核心是差错控制编码，不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力，有的编码只能检错，不能纠错。一般，付出的代价越大，检（纠）错的能力就越强。纠错编码之所以具有检错和纠错能力，是因为在信息码之外附加了监督码。监督码不载荷信息，它的作用是用来监督信息码在传输中有无差错，对用户来说是多余的，但它提高了传输的可靠性。但是，监督码的引入，降低了信道的传输效率。因此，通过纠错编码所提高的可靠性是以牺牲信道利用率为代价换取的。一般说来，引入监督码越多，码的检错、纠错能力越强，但信道的传输效率下降也越多。

8、113.3检错与纠错的基本概念3.3.1码距与检错纠错能力1．基本概念码重：码组中非零码元的数目为码组的重量，简称码重。例如，“010”码组的码重为1