第3章 差错控制技术.ppt
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1、第第3 3章章 差错控制技术差错控制技术3.1 差错控制的基本概念差错控制的基本概念3.2 流量控制方法流量控制方法3.3 常用差错控制编码方法常用差错控制编码方法3.4 常用差错控制方法常用差错控制方法3.5差错控制的性能估算和应用差错控制的性能估算和应用CH3 差错控制技术差错控制技术 必要性必要性:数据通信要求信息传输过程具有高度的可靠性数据通信要求信息传输过程具有高度的可靠性即误码率足够低;即误码率足够低;信号在传输过程中由于传输损耗(噪声,衰损,信号在传输过程中由于传输损耗(噪声,衰损,失真)不可避免要产生一些差错即出现误码。失真)不可避免要产生一些差错即出现误码。大体上分为:大体上
2、分为:随机差错随机差错随机噪声随机噪声 突发差错突发差错脉冲噪声脉冲噪声CH3 差错控制技术差错控制技术 解决的办法解决的办法:一是改善传输信道的电气特性(先进的物一是改善传输信道的电气特性(先进的物理设备要付出成本)提高传输可靠性;理设备要付出成本)提高传输可靠性;另一种办法在相应的物理设备条件下采用另一种办法在相应的物理设备条件下采用计算机技术进行差错编码和控制,自动检计算机技术进行差错编码和控制,自动检测错误并在可能情况下纠正错误,这就是测错误并在可能情况下纠正错误,这就是所谓的所谓的差错控制技术。差错控制技术。3.1 差错控制的基本概念差错控制的基本概念3.1.1 差错控制的基本概念差
3、错控制的基本概念3.1.2 差错控制编码的特性和能力差错控制编码的特性和能力 3.1.1差错控制的基本概念差错控制的基本概念 所谓差错即为误码;所谓差错即为误码;差错控制的核心是差错控制的核心是抗干扰编码,简称抗干扰编码,简称差错编码差错编码(属于二次(属于二次编码即信道编码),它的编码即信道编码),它的基本思想基本思想是通是通过对信息序列作某种变换,使原来彼此过对信息序列作某种变换,使原来彼此独立、互不相关的信息码元产生某种规独立、互不相关的信息码元产生某种规律性(相关性),从而在接收端根据这律性(相关性),从而在接收端根据这种规律性来检查,进而纠正传输信号序种规律性来检查,进而纠正传输信号
4、序列中的差错列中的差错。变换的方法不同就构成了。变换的方法不同就构成了不同的编码。不同的编码。3.1.1差错控制的基本概念差错控制的基本概念1.1.信息码和监督码信息码和监督码2.2.差错控制的基本特点差错控制的基本特点3.3.差错控制的理论基础差错控制的理论基础4.4.差错控制编码的基本原理差错控制编码的基本原理5.5.差错控制实例差错控制实例6.6.编码效率编码效率7.7.差错编码的分类差错编码的分类 1.1.信息码和监督码信息码和监督码 信息码(元)信息码(元):发送用户端欲发送的信:发送用户端欲发送的信息序列,本来彼此独立,互不相关;由息序列,本来彼此独立,互不相关;由用户控制,最终也
5、交给接收用户。用户控制,最终也交给接收用户。监督码(元)监督码(元):为了使信息码元产生某为了使信息码元产生某种规律性,可按照某种规则在用户信息种规律性,可按照某种规则在用户信息序列中插入一定数量的新码元,这种新序列中插入一定数量的新码元,这种新码元叫监督码(元)。码元叫监督码(元)。监督码元不受用户控制,最终也不交给接监督码元不受用户控制,最终也不交给接受用户。受用户。9 插入监督码元的目的是使原来彼此独插入监督码元的目的是使原来彼此独立、互不相关的信息码元产生某种规立、互不相关的信息码元产生某种规律性(相关性)从而使接收端能够根律性(相关性)从而使接收端能够根据这种规律性来检测传输过程是否
6、有据这种规律性来检测传输过程是否有误。误。2.差错控制的基本特点差错控制的基本特点 引入差错编码控制后,实际传输的引入差错编码控制后,实际传输的 信息序列信息序列=(信息码元(信息码元+监督码元)监督码元),称为,称为码组。码组。在信道容量既定的情况下,信息传输速在信道容量既定的情况下,信息传输速率有所降低,但信息传输的可靠性有所提率有所降低,但信息传输的可靠性有所提高,既差错控制编码用高,既差错控制编码用降低降低通信系统通信系统信息信息传输的有效性传输的有效性的代价来的代价来提高信息传输的可提高信息传输的可靠性靠性。Why?同样的信息量要用更多的比特位!同样的信息量要用更多的比特位!3.差错
7、控制的理论基础差错控制的理论基础香农信道编码定理香农信道编码定理 香农信道编码定理:每个信道都具有确每个信道都具有确定的信道容量定的信道容量C,只要信息传输速率:,只要信息传输速率:Rb(bps)=C则理论上就一定存在一种编则理论上就一定存在一种编码方式,使其译码差错概率码方式,使其译码差错概率Pe满足:满足:Pe=A e-n E(Rb)式中式中香农另一个定理:通信系统极限传输速率通信系统极限传输速率NSBC1log2n n码字长度(码长)码字长度(码长)E E(R Rb b)误差指数(当误差指数(当R Rb b=C00)A A正系数正系数P Pe eN Ne eN N误码率是指二进制码元在数
8、据误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率传输系统中被传错的概率 ;N N为传输的为传输的二进制码元总数,二进制码元总数,N Ne e为被传错的码元数。为被传错的码元数。香农信道编码定理香农信道编码定理E E(R Rb b)与)与R Rb b的关系如图所示:的关系如图所示:C 使使E(Rb)或或 n 使使e-nE(Rb)可见要使可见要使Pe满足要求:满足要求:一是增加信道容量一是增加信道容量C C,从而使,从而使E E(Rb )增加(通信硬件系统设计人员通常采增加(通信硬件系统设计人员通常采用的方法);用的方法);另一种方法是只要另一种方法是只要R Rb b=C=连环码。连环码。差错编
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