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差錯控制的基本原理

作者：佚名文章來源：本站原創點擊數：更新時間：2020/4/11

1.差錯控制的原理
    糾錯編碼之所以具有檢錯和糾錯能力，是因為在信息碼之外附加了監督碼，即碼的檢錯和糾錯能力是用信息量的冗余度來換取的。
    加入監督碼越多，碼的檢錯、糾錯能力越強，但信息傳輸效率下降也越多。
    在糾錯編碼中將信息傳輸效率也稱為編碼效率，定義為

    2.漢明距離與檢錯和糾錯能力的關系
    （1）幾個概念
    碼長：碼組或碼字中編碼的總位數為碼組的長度。
    碼重：碼組中非零碼元的數目為碼組的重量。
    例如“11010”的碼長為5，碼重為3。
    碼距：兩個等長碼組中對應碼位上具有不同二進制碼的數目稱為碼距。
    例如：碼組1 11010
    碼組2 01101
    碼距：d₀=4
    漢明距離：在一種編碼中，任意兩個許用碼組間距離的最小值，稱為這一編碼的漢明距離，以d_min表示。
    （2）漢明距離與檢錯和糾錯能力的關系
    a) 為了檢測e位錯碼，要求最小碼距

    b) 為了檢測t位錯碼，要求最小碼距

    c) 為了糾正t位錯碼，同時檢測e(e>t) 個錯碼，要求最小碼距

    顯然，要想糾錯和檢測，就必須增加碼距，只有保證最小漢明距離符合上面三個公式的要求，才能具有檢測或糾錯能力。如何保證滿足要求呢？一般方法是：按照某種規律對原來的碼組（信息碼組）添加一些新的碼元，這些碼元稱為“監督碼元”。作用是監督該碼組在傳輸過程中是否發生錯誤，以便檢錯或糾錯。添加監督碼元的方法不同，就形成了不同的編碼方法。
    3.糾錯編碼的分類
    (1)按碼組的功能分，有檢錯碼和糾錯碼兩類。
    一般認為，能在譯碼器中發現錯誤的，稱為檢錯碼。如在譯碼器中不僅能發現錯誤，又能確定錯碼位置（即能自動進行糾錯）的，稱為糾錯碼。
    (2)按碼組中監督碼元與信息碼元之間的關系分，有線性碼和非線性碼兩類。
    線性碼是指監督碼與信息碼之間呈線性關系，可用一組線性代數方程聯系起來；
    非線性碼值得是監督碼元與信息碼元之間是非線性關系。
    (3)按照信息碼元與監督碼元的約束關系，又可分為分組碼和卷積碼兩類。
    分組碼是將個信息碼元劃分為一組，然后由這k個碼元按照一定的規則產生r個監督碼元，從而組成長度為n=k+r 的碼組。在分組碼中，監督碼元僅監督本碼組中的碼元，或者說監督碼元僅與本碼組的信息碼元有關。分組碼一般用(n,k) 表示，結構如圖所示，圖中前面 k位為信息位，后面附加r個監督位。

             圖分組碼的結構
    在卷積碼中，每組的監督碼元不但與本組的信息碼元有關，而且還與前面若干組信息碼元有關，即不是分組監督，而是每個監督碼元對它的前后碼元都實行監督，前后相連，因此有時也稱連環碼。
    (4)按照信息碼元在編碼前后是否保持原來的形式不變，可劃分為系統碼和非系統碼。
在差錯控制編碼中，通常信息碼元和監督碼元在分組內有確定的位置；而非系統碼中信息碼元則改變了原來的信號形式。
    (5)按糾正差錯的類型可分為糾正隨機錯誤的碼和糾正突發錯誤的碼。
    (6)按照每個碼元取值來分，可分為二進制碼與多進制碼。

Tags：差錯控制,通信技術

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