差錯控制在數(shù)據(jù)通信過程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯,把差錯限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。
信號在物理信道中傳輸時,線路本身電器特性造成的隨機噪聲、信號幅度的衰減、頻率和相位的畸變、電器信號在線路上產(chǎn)生反射造成的回音效應(yīng)、相鄰線路間的串?dāng)_以及各種外界因素(如大氣中的閃電、開關(guān)的跳火、外界強電流磁場的變化、電源的波動等)都會造成信號的失真。在數(shù)據(jù)通信中,將會使接受端收到的二進制數(shù)位和發(fā)送端實際發(fā)送的二進制數(shù)位不一致,從而造成由“0”變成“1”或由“1”變成“0”的差錯。
(1)熱噪聲和沖擊噪聲
傳輸中的差錯都是由噪聲引起的。噪聲有兩大類,一類是信道固有的、持續(xù)存在的隨機熱噪聲;另一類是由外界特定的短暫原因所造成的沖擊噪聲。
熱噪聲引起的差錯稱為隨機差錯所引起的某位碼元的差錯是孤立的,與前后碼元沒有關(guān)系。它導(dǎo)致的隨機錯通常較少。
沖擊噪聲呈突發(fā)狀,由其引起的差錯稱為突發(fā)錯。沖擊噪聲幅度可能相當(dāng)大,無法靠提高幅度來避免沖擊噪聲造成的差錯,它是傳輸中產(chǎn)生差錯的主要原因。沖擊噪聲雖然持續(xù)時間較短,但在一定的數(shù)據(jù)速率條件下,仍然會影響到一串碼元。
(2)差錯的控制方法
最常用的差錯控制方法是差錯控制編碼。數(shù)據(jù)信息位在向信道發(fā)送之前,先按照某種關(guān)系附加上一定的冗余位,構(gòu)成一個碼字后再發(fā)送,這個過程稱為差錯控制編碼過程。接收端收到該碼字后,檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系,以檢查傳輸過程中是否有差錯發(fā)生,這個過程稱為檢驗過程。
差錯控制編碼可分為檢錯碼和糾錯碼。
①檢錯碼--能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼;
②糾錯碼--不僅能發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動糾正差錯的編碼。
差錯控制方法分兩類,一類是自動請求重發(fā)ARQ,另一類是前向糾錯FEC。
在ARQ方式中,當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯時,就設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā),直到收到正確的碼字為止。ARQ方式只使用檢錯碼。
在FEC方式中,接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯,而且能確定二進制碼元發(fā)生錯誤的位置,從而加以糾正。FEC方式必須使用糾錯碼。
(3)編碼效率
衡量編碼性能好壞的一個重要參數(shù)是編碼效率R,它是碼字中信息位所占的比例。編碼效率越高,即R越大,信道中用來傳送信息碼元的有效利用率就越高。編碼效率計算公式為:
R=k/n=k/(k+r)
式中 k為碼字中的信息位位數(shù)
r為編碼時外加冗余位位數(shù)
n為編碼后的碼字長度
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