数据在信道中传输受到各种干扰引起的差错可分为两种形式:①随机错误。即数据序列中前后码元之间是否发生错误是彼此无关的,产生这种错误的信道称为随机信道。②突发性错误。即序列中一个错误出现会影响其他码元的错误,即错误之间有相关性。
在数字信号信息位之外再加上附加的检验位,以便在误码产生时能够找到它,称为检错(Code error detection)。数据传输系统常用的检错方法有:
1.奇偶校验码
奇偶校验码是一种最简单的检错码,它的编码规则是先将需要发送的数据码元分组,一般按字符进行分组,即一个字符或若干个字符构成一组。然后在各组的数据后面附加一位校验位,使该组码与校验位在内的码字中的“1”的个数总为偶数(称为偶数校验)或奇数(称为奇数校验)。
奇偶校验仅仅校验一个字符中的各个位,如果信息字符中只有一位误码,奇偶校验法肯定能把它检测出来。但当几个偶数位同时出错时,此时就无法检错了,因此最简单的奇偶校验法可以校验查出大多数随机误差,它可以把10-4的出错率改善到10-7左右,但对于突发性错误(相关性错误)的漏检率可接近50%。它只能用于以随机错误为主的计算机通信系统,极少用于数字音视频设备中。
2.CRC循环冗余检错码
CRC是Cyclic Redundancy Code(循环冗余码)的缩写,是一种可检测多位差错、最精确、最常用的检错技术。主要用于数字光盘CD和软磁盘存储系统。CRC采用任意码长(mbit)的检验位,如图3-17所示。CRC的检验能力与字组长度(n)无关,但与m有关,m越大,检测能力越强。当冗余度(=m/n)一定时,字组长度n(=信息位k+检验位m)越长,检测能力也越强。试验表明,如果以16bit数作冗余校验码,传输速度为9600bit/s的数据传输,那么可达到3000年才会有一个差错检测不出来。
RS是Reed-Solomon(里佳-所罗门码)的缩写。RS码对随机错误和突发性错误具有极强的纠正能力,它可纠正连续8bit的误码(m=8时)。由于RS码性能优良以及近年来VLSI(超大规模集成电路)技术的快速发展,使得原来非常复杂、难以实现的解码电路集成化,目前,功能强大、长RS码的解码器芯片已商业化了,因此RS码获得了广泛应用。CD光盘存储系统中采用的RS(32,38)码,可纠正500B的连续误码。
4.交织技术(www.daowen.com)
交织技术(Interleaving)主要是将突发性错误转为随机错误,以便充分发挥纠错码的作用。因为许多信道中的错误大都是突发性的,由于错误集中在一起,常常超出了纠错码的纠错能力。所以在发送端加上数据交织器,在接收端加上解交织器,使信道的突发性错误分散开来,这样可以充分发挥纠错编码的作用。加上交织后,系统的纠错性能可以提高好几个数量级。这是因为,对纠错来说,分散的错误比较容易得到纠正,而长串的连续错误,比较麻烦。如我们读一段文字,若文中在个别地方出错,可根据前后文容易猜出错误字的原意。若连续出错,就很难判断原文的含义了。
交织技术在实用中经常与其他纠错码结合使用。
图3-17 CRC循环冗余检错码
检错能力
注:1.mbit以下的群误码可百分之百地检出。
2.(m+1)bit以上的群误码不能检出的概率约为2-m。
3.假定各种形式误码产生概率都相同,则不能检出的概率为2-m。
4.上述1~3各项特性与字组长度n无关。
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