差錯控制編碼基本原理課件

數(shù)字通信系統(tǒng)模型A/D轉(zhuǎn)換提高信息傳輸?shù)挠行孕旁淳幋a提高信息傳輸?shù)目煽啃孕诺谰幋a數(shù)字通信系統(tǒng)模型A/D轉(zhuǎn)換信源編碼提高信息傳輸?shù)目煽啃孕诺谰幉铄e控制編碼基本原理軍械工程學(xué)院信息工程系

CHACUOKONGZHIBIANMAJIBENYUANLI現(xiàn)代通信原理差錯控制編碼基本原理軍械工程學(xué)院信息工程系CHACUO2一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容3信道分類錯碼隨機(jī)出現(xiàn)錯碼之間統(tǒng)計獨立隨機(jī)信道錯碼成串集中出現(xiàn)主要原因是脈沖干擾突發(fā)信道存在隨機(jī)錯碼及突發(fā)錯碼，且不可忽略混合信道例如，含有正態(tài)分布的白噪聲的信道例如，電火花產(chǎn)生的干擾信道分類錯碼隨機(jī)出現(xiàn)隨機(jī)信道錯碼成串集中出現(xiàn)突發(fā)信道存在隨機(jī)4差錯控制技術(shù)反饋校驗(feedbackcheckout)發(fā)送端接收端將收到的碼元與發(fā)出的信碼進(jìn)行比對原理和設(shè)備簡單需要雙向信道傳輸效率低差錯控制技術(shù)反饋校驗(feedbackcheckout)發(fā)5差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）實時性好傳輸?shù)氖羌m錯碼單向信道發(fā)送端接收端根據(jù)約束關(guān)系自行糾錯差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）實時性好發(fā)送端接收端根據(jù)約束6差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）用于少數(shù)特定系統(tǒng)單向信道發(fā)送端發(fā)現(xiàn)錯碼刪除接收端差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）用于少數(shù)特定系統(tǒng)發(fā)送端發(fā)現(xiàn)錯7ACK差錯控制技術(shù)檢錯重發(fā)（errordetectionretransmission）需要雙向信道傳輸?shù)氖菣z錯碼具有檢錯能力發(fā)送端接收端NAKACK差錯控制技術(shù)檢錯重發(fā)（errordetection841TS341442

ACK發(fā)送端接收端2232

NCK

ACK

ACK

NCK停止等待(stopandwait)ARQ系統(tǒng)半雙工狀態(tài)傳輸效率較低自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)41TS341442ACK發(fā)送端接收端2232NCKA發(fā)送端N=5125TS34623465789101253462346578NAK發(fā)現(xiàn)錯誤!從碼組2開始重發(fā)自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)接收端拉后(pullback)ARQ系統(tǒng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)組和答復(fù)進(jìn)行編號，以便識別雙工通道錯碼與重發(fā)碼之間的代碼無效發(fā)送端N=5125TS346234657891012534617258109TS3462111213141725810934621112NAK發(fā)現(xiàn)錯誤!只重發(fā)碼組2發(fā)送端接收端自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng)雙工信道錯碼與重發(fā)碼之間的代碼有效17258109TS34621112131417258109某師作戰(zhàn)命令（以下無正文）■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

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●■■■某師作戰(zhàn)命令（以下無正文）■■■■■■某師作戰(zhàn)命令■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

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●（以下無正文，命令正文共22個字）■■■某師作戰(zhàn)命令■■■■■■■■■■13一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容14降低有效性換取可靠性糾錯編碼的基本原理碼長n＝k＋

rar…an-2an-1k個信息位a0…ar-2ar-1r個監(jiān)督位多余度冗余度編碼效率（碼率）降低有效性換取可靠性糾錯編碼的基本原理碼長n＝k＋r15發(fā)端附加監(jiān)督碼元，形成約束關(guān)系收端按既定約束關(guān)系檢驗信息碼元目的發(fā)現(xiàn)錯誤，甚至糾正錯誤糾錯編碼的基本原理發(fā)端附加監(jiān)督碼元，形成約束關(guān)系收端按既定約束關(guān)系檢驗信息碼元16發(fā)送端001010011101110000111100接收端001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹糾錯編碼的基本原理發(fā)送端001010011101110000111100接收端17001010011101110000111100001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹有一位誤碼問題：能不能檢查出錯誤？發(fā)送端接收端糾錯編碼的基本原理00101001110111000011110000101018001010011101110000111100001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹禁用碼組禁用碼組禁用碼組禁用碼組許用碼組許用碼組許用碼組許用碼組有一位誤碼問題2：能不能糾正這1位的錯誤？問題1：能不能檢查出錯誤？發(fā)送端接收端糾錯編碼的基本原理00101001110111000011110000101019011101110000晴雨霜霧最小碼距為2將信息碼分組，并附加偶監(jiān)督碼的編碼集合，是一種分組碼。碼重碼距（漢明距離）最小碼距01101100信碼1100監(jiān)督碼糾錯編碼的基本原理011101110000晴雨霜霧最小碼距為2將信息碼分組，并20碼距的幾何意義(0,1,0)(0,0,0)(0,0,1)(0,1,1)(1,0,1)(1,1,1)(1,0,0)(1,1,0)xyz碼距的幾何意義(0,1,0)(0,0,0)(0,0,1)(021101100111000晴雹信碼監(jiān)督碼最小碼距為3若每組有2位錯誤，能不能檢出來？每組最多1位錯碼，收到010，能不能糾正？糾錯編碼的基本原理101100111000晴雹信碼監(jiān)督碼最小碼距為3若每組22123氣象信息8種許用碼組8種禁用碼組無最小碼距1監(jiān)督能力無糾錯編碼的基本原理123氣象信息8種許用碼組8種禁用碼組無最小碼距1監(jiān)督能力無糾錯編碼的基本原理001010011101110000111100001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹有一位誤碼原因：A(000)誤1個碼的碼組集合，全部是許用碼組。發(fā)送端接收端糾錯編碼的基本原理00101001110111000011124糾錯編碼的基本原理123氣象信息8種4種許用碼組8種4種禁用碼組無4種最小碼距12監(jiān)督能力無檢1位錯糾錯編碼的基本原理123氣象信息8種4種許用碼組8種4種禁用25糾錯編碼的基本原理011101110000011101110000晴雨霜霧晴雨霜霧許用碼組許用碼組許用碼組許用碼組發(fā)送端接收端發(fā)A(000)收到B(010)，能檢出1個錯原因：(001)、(010)、(100)都是禁用碼組。糾錯編碼的基本原理011101110000011101110監(jiān)督能力與最小碼距有關(guān)123氣象信息8種4種2種許用碼組8種4種2種禁用碼組無4種6種最小碼距123監(jiān)督能力無檢1位錯檢2位或糾1位錯監(jiān)督能力與最小碼距有關(guān)123氣象信息8種4種2種許用碼組8種A(000)1位錯碼23e(100)(001)(010)1d002位錯碼(101)(011)(110)漢明距離反饋重發(fā)(ARQ)監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系A(chǔ)(000)1位錯碼23e(100)(001)(010)1dA01232000，011，101，110，有一位誤碼，能不能糾正？000011010B漢明距離監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系A(chǔ)01232000，011，101，110，有一位誤碼，能A01233000111010B漢明距離000，111，有一位誤碼，能不能糾正？監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系A(chǔ)01233000111010B漢明距離000，111，有ttd0漢明距離A0123B5674前向糾錯(FEC)監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系ttd0漢明A0123B5674前向糾錯(FEC)監(jiān)督能力漢明距離t5t例：最小碼距5，設(shè)計糾1位，能否同時檢4個錯？A0123B5674監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系漢明距離t5t例：最小碼距5，設(shè)計糾1位，能否同時檢4個錯？AeB1tt設(shè)檢錯能力為e，當(dāng)A存在e個錯碼時，與任一許用碼組的距離至少應(yīng)有t+1。糾檢結(jié)合監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系A(chǔ)eB1tt設(shè)檢錯能力為e，當(dāng)A存在e個錯碼根據(jù)d0≥e+t+1，能不能糾3個錯碼，同時檢1個錯碼？00000111115A012345B監(jiān)督能力與最小碼距的關(guān)系根據(jù)d0≥e+t+1，能不能糾3個錯碼，同時檢1數(shù)字通信系統(tǒng)模型A/D轉(zhuǎn)換提高信息傳輸?shù)挠行孕旁淳幋a提高信息傳輸?shù)目煽啃孕诺谰幋a數(shù)字通信系統(tǒng)模型A/D轉(zhuǎn)換信源編碼提高信息傳輸?shù)目煽啃孕诺谰幉铄e控制編碼基本原理軍械工程學(xué)院信息工程系

CHACUOKONGZHIBIANMAJIBENYUANLI現(xiàn)代通信原理差錯控制編碼基本原理軍械工程學(xué)院信息工程系CHACUO36一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容37信道分類錯碼隨機(jī)出現(xiàn)錯碼之間統(tǒng)計獨立隨機(jī)信道錯碼成串集中出現(xiàn)主要原因是脈沖干擾突發(fā)信道存在隨機(jī)錯碼及突發(fā)錯碼，且不可忽略混合信道例如，含有正態(tài)分布的白噪聲的信道例如，電火花產(chǎn)生的干擾信道分類錯碼隨機(jī)出現(xiàn)隨機(jī)信道錯碼成串集中出現(xiàn)突發(fā)信道存在隨機(jī)38差錯控制技術(shù)反饋校驗(feedbackcheckout)發(fā)送端接收端將收到的碼元與發(fā)出的信碼進(jìn)行比對原理和設(shè)備簡單需要雙向信道傳輸效率低差錯控制技術(shù)反饋校驗(feedbackcheckout)發(fā)39差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）實時性好傳輸?shù)氖羌m錯碼單向信道發(fā)送端接收端根據(jù)約束關(guān)系自行糾錯差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）實時性好發(fā)送端接收端根據(jù)約束40差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）用于少數(shù)特定系統(tǒng)單向信道發(fā)送端發(fā)現(xiàn)錯碼刪除接收端差錯控制技術(shù)前向糾錯（FEC）用于少數(shù)特定系統(tǒng)發(fā)送端發(fā)現(xiàn)錯41ACK差錯控制技術(shù)檢錯重發(fā)（errordetectionretransmission）需要雙向信道傳輸?shù)氖菣z錯碼具有檢錯能力發(fā)送端接收端NAKACK差錯控制技術(shù)檢錯重發(fā)（errordetection4241TS341442

ACK發(fā)送端接收端2232

NCK

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NCK停止等待(stopandwait)ARQ系統(tǒng)半雙工狀態(tài)傳輸效率較低自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)41TS341442ACK發(fā)送端接收端2232NCKA發(fā)送端N=5125TS34623465789101253462346578NAK發(fā)現(xiàn)錯誤!從碼組2開始重發(fā)自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)接收端拉后(pullback)ARQ系統(tǒng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)組和答復(fù)進(jìn)行編號，以便識別雙工通道錯碼與重發(fā)碼之間的代碼無效發(fā)送端N=5125TS346234657891012534617258109TS3462111213141725810934621112NAK發(fā)現(xiàn)錯誤!只重發(fā)碼組2發(fā)送端接收端自動要求重發(fā)(ARQ)系統(tǒng)選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng)雙工信道錯碼與重發(fā)碼之間的代碼有效17258109TS34621112131417258109某師作戰(zhàn)命令（以下無正文）■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

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●（以下無正文，命令正文共22個字）■■■某師作戰(zhàn)命令■■■■■■■■■■47一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容一、差錯控制編碼概述二、糾錯編碼的基本原理主要內(nèi)容48降低有效性換取可靠性糾錯編碼的基本原理碼長n＝k＋

rar…an-2an-1k個信息位a0…ar-2ar-1r個監(jiān)督位多余度冗余度編碼效率（碼率）降低有效性換取可靠性糾錯編碼的基本原理碼長n＝k＋r49發(fā)端附加監(jiān)督碼元，形成約束關(guān)系收端按既定約束關(guān)系檢驗信息碼元目的發(fā)現(xiàn)錯誤，甚至糾正錯誤糾錯編碼的基本原理發(fā)端附加監(jiān)督碼元，形成約束關(guān)系收端按既定約束關(guān)系檢驗信息碼元50發(fā)送端001010011101110000111100接收端001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹糾錯編碼的基本原理發(fā)送端001010011101110000111100接收端51001010011101110000111100001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹有一位誤碼問題：能不能檢查出錯誤？發(fā)送端接收端糾錯編碼的基本原理00101001110111000011110000101052001010011101110000111100001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹禁用碼組禁用碼組禁用碼組禁用碼組許用碼組許用碼組許用碼組許用碼組有一位誤碼問題2：能不能糾正這1位的錯誤？問題1：能不能檢查出錯誤？發(fā)送端接收端糾錯編碼的基本原理00101001110111000011110000101053011101110000晴雨霜霧最小碼距為2將信息碼分組，并附加偶監(jiān)督碼的編碼集合，是一種分組碼。碼重碼距（漢明距離）最小碼距01101100信碼1100監(jiān)督碼糾錯編碼的基本原理011101110000晴雨霜霧最小碼距為2將信息碼分組，并54碼距的幾何意義(0,1,0)(0,0,0)(0,0,1)(0,1,1)(1,0,1)(1,1,1)(1,0,0)(1,1,0)xyz碼距的幾何意義(0,1,0)(0,0,0)(0,0,1)(055101100111000晴雹信碼監(jiān)督碼最小碼距為3若每組有2位錯誤，能不能檢出來？每組最多1位錯碼，收到010，能不能糾正？糾錯編碼的基本原理101100111000晴雹信碼監(jiān)督碼最小碼距為3若每組56123氣象信息8種許用碼組8種禁用碼組無最小碼距1監(jiān)督能力無糾錯編碼的基本原理123氣象信息8種許用碼組8種禁用碼組無最小碼距1監(jiān)督能力無糾錯編碼的基本原理001010011101110000111100001010011101110000111100晴云陰雨雪霜霧雹晴云陰雨雪霜霧雹有一位誤碼原因：A(000)誤1個碼的碼組集合，全部是許用碼組。發(fā)送端接收端糾錯編碼的基本原理00101001110111000011158糾錯編碼的基本原理123氣象信息8種4種許用碼組8種4種禁用碼組無4種最小碼距12監(jiān)督能力無檢1位錯糾錯編碼的基本原理123氣象信息8種4種許用碼組8種4種禁用59糾錯編碼的基本原理011101110000011101110000晴雨霜霧晴雨霜霧許用碼組許用碼組許用碼組許用碼組發(fā)送端接收端發(fā)A(000)收到B(010)，能檢出1個錯原因：(001)、(010)、(100)都是禁用碼組。糾錯編碼的基本原理011101110000011101110監(jiān)督能力與最小碼距有關(guān)123氣象信息8種4種2種許用碼組8種4種2種禁用碼組