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核算机网络过错操控编码原理

2017-04-26 17:27分类:电子技术 阅读:

 

过错操控编码的原理是:发送方对预备传输的数据进行抗烦扰编码,即按某种算法附加上必定的冗余位,构成一个码字后再发送。接纳方收到数据后进行校验,即查看信息位和附加的冗余位之间的联络,以查看传输进程中是不是有过错发作。过错操控编码分检错码和纠错码两种,检错码是能主动发现过错的编码,纠错码是不只能发现过错而且能主动纠正过错的编码。核算机网络中常用的过错操控编码是奇偶校验码、循环冗余码和海明校验码。
1. 奇偶校验码
奇偶校验码是一种最简略的检错码。其原理是:经过添加冗余位来使得码字中"1"的个数坚持为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。例如,偶校验:11010100,11011011
在实习运用时,奇偶校验可分为以下三种办法。
(1) 笔直奇偶校验
(2) 水平奇偶校验
(3) 水平笔直奇偶校验
2. 循环冗余码
循环冗余码又称CRC码(Cyclic Redundancy Code),简称循环码。CRC码检错才调强,且简略完毕,是如今最广泛的检错码编码办法之一。在核算机网络和磁盘数据存储中,CRC被广泛选用。
CRC是一种检错码,其编码进程触及二进制多项式和模2运算常识。如比特串B7B6B5B4B3B2B1B0的二进制多项式办法是B7*X7+ B6*X6+B5*X57+B4*X4+ B3*X3+ B2*X2+ B1*X1+ B0*X0+,若比特串取值为10101110,则该比特串可被标明成二进制多项式X7+X5+ X3+X2+ 1。
二进制多项式的加减法运算以2为模,即加减时不进、错位,好像逻辑异或运算,乘除法可当作是屡次加减法运算。
选用CRC校验时,发送方和接纳方事前约好一个生成多项式G(X),而且G(X)的最高项和最低项的系数有必要为1。
CRC编码由两有些构成,如图所示。10101110111信息串编码校验块


发送端的CRC校验块编码进程
(1) 行将发送的二进制数据(k位比特序列),对应一个(k-1)阶多项式K(x);再挑选一个收发两头预先约好的r阶生成码多项式G(x),即G(x)的最高次幂为r。
(2) 在原数据比特串尾添加r个0,即,xrK(x)。
(3) 进行模2除法xrK(x)/G(x),得到商Q(x),并求得余数R(x)。R(x)即为校验块。
(4) 用R(x)代替xrK(x)究竟的r个0(即xrK(x) - R(x)),得到待传送的CRC码多项式(数据位加校验位)T(x)。
3、海明校验码
首要介绍码距的概念。一个编码体系中恣意两个合法编码之间纷歧样的二进制位数叫这两个码字的码距,而悉数编码体系中恣意两个码字的最小码距即是该编码体系的码距。为了使一单个系能纠正一位过错,码距最小是3。最小间隔为3时,或能纠正一位错,或能查看二位错,但不能一同纠正一位错并查看二位错。编码信息纠错和检错才调的跋涉需求进一步增大编码体系的码距。码距越大,纠错才调越强,但数据冗余也越大,即编码功率低了。
海明校验码是由Richard Hamming于1950年提出,如今还被广泛选用的一种很有用的校验办法,是只需添加少量几个校验位,就能查看出二位一同犯错、亦能查看出一位犯错并能主动康复该犯错位的精确值的有用办法,后者被称为主动纠错。它的完毕原理,是在k个数据位以外加上r个校验位,然后构成一个k+r位的新的码字,使新的码字的码距比照均匀地拉大。把数据的每一个二进制位分配在几个纷歧样的偶校验位的组合中,当某一位犯错后,就会致使有关的几个校验位的值发作改动,这不光能够发现犯错,还能指出是哪一位犯错,为进一步主动纠错供应了依据。
海明不等式
设N为校验码的位数,K是有用信息位,r是校验位(分红r组作奇偶校验,能发作r位检错信息)
海明码应满意 N=K+r≤2r-1(海明不等式),若r=3 则N=K+r≤7 所以K≤4

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