差錯(cuò)控制在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯(cuò),把差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。
信號(hào)在物理信道中傳輸時(shí),線路本身電器特性造成的隨機(jī)噪聲、信號(hào)幅度的衰減、頻率和相位的畸變、電器信號(hào)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(qiáng)電流磁場(chǎng)的變化、電源的波動(dòng)等)都會(huì)造成信號(hào)的失真。在數(shù)據(jù)通信中,將會(huì)使接受端收到的二進(jìn)制數(shù)位和發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)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(cuò)。
(1)熱噪聲和沖擊噪聲
傳輸中的差錯(cuò)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(jī)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(cuò)稱為隨機(jī)差錯(cuò)所引起的某位碼元的差錯(cuò)是孤立的,與前后碼元沒(méi)有關(guān)系。它導(dǎo)致的隨機(jī)錯(cuò)通常較少。
沖擊噪聲呈突發(fā)狀,由其引起的差錯(cuò)稱為突發(fā)錯(cuò)。沖擊噪聲幅度可能相當(dāng)大,無(wú)法靠提高幅度來(lái)避免沖擊噪聲造成的差錯(cuò),它是傳輸中產(chǎn)生差錯(cuò)的主要原因。沖擊噪聲雖然持續(xù)時(shí)間較短,但在一定的數(shù)據(jù)速率條件下,仍然會(huì)影響到一串碼元。
(2)差錯(cuò)的控制方法
最常用的差錯(cuò)控制方法是差錯(cuò)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(gè)碼字后再發(fā)送,這個(gè)過(guò)程稱為差錯(cuò)控制編碼過(guò)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(guò)程中是否有差錯(cuò)發(fā)生,這個(gè)過(guò)程稱為檢驗(yàn)過(guò)程。
差錯(cuò)控制編碼可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。
①檢錯(cuò)碼--能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼;
②糾錯(cuò)碼--不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)的編碼。
差錯(cuò)控制方法分兩類,一類是自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ,另一類是前向糾錯(cuò)FEC。
在ARQ方式中,當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí),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(cuò)碼。
在FEC方式中,接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò),而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯(cuò)誤的位置,從而加以糾正。FEC方式必須使用糾錯(cuò)碼。
(3)編碼效率
衡量編碼性能好壞的一個(gè)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(lái)傳送信息碼元的有效利用率就越高。編碼效率計(jì)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(shí)外加冗余位位數(shù)
n為編碼后的碼字長(zhǎng)度
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