通信原理教程之差錯控制編碼的詳細資料說明

　　數(shù)字信號在傳輸過程中，由于受到干擾的影響，碼元波形將變壞。接收端收到后可能發(fā)生錯誤判決。由乘性干擾引起的碼間串?dāng)_可以采用均衡的辦法糾正。而加性干擾的影響則需要用其他辦法解決。在設(shè)計數(shù)字通信系統(tǒng)時，應(yīng)該首先從合理選擇調(diào)制制度、解調(diào)方法以及發(fā)送功率等方面考慮，使加性干擾不足以影響達到誤碼率要求。在仍不能滿足要求時，就要考慮采用本章所述的差錯控制措施了。一些通用的系統(tǒng)，其誤碼率要求因用途而異，也可以把差錯控制作為附加手段，在需要時加用。

　　從差錯控制角度看，按照加性干擾引起的錯碼分布規(guī)律的不同，信道可以分為三類，即隨機信道（ random channel） 。突發(fā)信道（ burst channel） 和混合信道（ mixed channel）。 在隨機信道中，錯碼的出現(xiàn)是隨機的，而且錯碼之間是統(tǒng)計獨立的。例如，由正態(tài)分布白噪聲引起的錯碼就具有這種性質(zhì)。在突發(fā)信道中，錯碼是成串集中出現(xiàn)的，即在一些短促的時間段內(nèi)會出現(xiàn)大量錯碼，而在這些短促的時間段之間存在較長的無錯碼區(qū)間。這種成串出現(xiàn)的錯碼稱為突發(fā)錯碼。產(chǎn)生突發(fā)錯碼的主要原因之一是 脈沖干擾，例如電火花產(chǎn)生的干擾。信道中的衰落現(xiàn)象也是產(chǎn)生突發(fā)錯碼的另-個主要原因。我們把既存在隨機錯碼又存在突發(fā)錯碼，且哪-種都不能忽略不計的信道稱為混合信道。對于不同類型的信道，應(yīng)該采用不同的差錯控制技術(shù)。差錯控制技術(shù)主要有以下四種。

　?。?）檢錯（ error detectiun） 重發(fā)（ retransmissicn） ：在發(fā)送碼元序列中加人差錯控制碼元，接收端利用這些碼元檢測到有錯碼時，利用反向信道通知發(fā)送端，要求發(fā)送端重發(fā)，直到正確接收為止。所謂檢測到有錯碼，是指在- -組接收碼元中知道有一個或些錯碼，但是不知道該錯碼應(yīng)該如何糾正。在二進制系統(tǒng)中，這種情況發(fā)生在不知道一組接收碼元中哪個碼元錯了。因為若知道哪個碼元錯了，將該碼元取補即能糾正，即將錯碼“0”改為“1”或?qū)㈠e碼“1”改為“0“就可以了，不需要重發(fā)。在多進制系統(tǒng)中，即使知道了錯碼的位置，也無法確定其正確取值。

　　采用檢錯重發(fā)技術(shù)時，通信系統(tǒng)需要有雙向信道傳送重發(fā)指令。

　?。?）前向糾錯：前向糾錯- -般簡稱FEC（ Forward Error Correction）。這時接收端利用發(fā)送端在發(fā)送碼元序列中加入的差錯控制碼元，不但能夠發(fā)現(xiàn)錯碼，還能將錯碼恢復(fù)其正確取值。在二進制碼元的情況下，能夠確定錯碼的位置，就相當(dāng)于能夠糾正錯碼。采用FEC時，不需要反向信道傳送重發(fā)指令，也沒有因反復(fù)重發(fā)而產(chǎn)生的時延，故實時性好。但是為了能夠糾正錯碼，而不是僅僅檢測到有錯碼，和檢錯重發(fā)相比，需要加入更多的差錯控制碼元。故設(shè)備要比檢測重發(fā)設(shè)備復(fù)雜。

　?。?）反饋（ fedback）校驗（ checkout） ：這時不需要在發(fā)送序列中加入差錯控制碼元。接收端將接收到的碼元原封不動地轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)送端。在發(fā)送端將它和原發(fā)送碼元逐- -比較。若發(fā)現(xiàn)有不同，就認為接收端收到的序列中有錯碼，發(fā)送端立即重發(fā)。這種技術(shù)的原理和設(shè)備都很簡單。但是需要雙向信道，傳輸效率也較低，因為每個碼元都需要占用兩次傳輸時間。

　?。?）檢錯刪除（ deletion） ：它和檢錯重發(fā)的區(qū)別在于，在接收端發(fā)現(xiàn)錯碼后，立即將其刪除，不要求重發(fā)。這種方法只適用在少數(shù)特定系統(tǒng)中在那里發(fā)送碼元中有大量多余度，刪除部分接收碼元不影響應(yīng)用。例如，在循環(huán)重復(fù)發(fā)送某些遙測數(shù)據(jù)時。又如，用于多次重發(fā)仍然存在錯碼時，這時為了提高傳輸效率不再重發(fā)，而采取刪除的方法。這樣做在接收端當(dāng)然會有少許損失，但是卻能夠及時接收后續(xù)的消息。

　　以上幾種技術(shù)可以結(jié)合使用。例如，檢錯和糾錯技術(shù)結(jié)合使用。當(dāng)接收端出現(xiàn)少量錯碼并有能力糾正時，采用前向糾錯技術(shù);當(dāng)接收端出現(xiàn)較多錯碼沒有能力糾正時，采用檢錯重發(fā)技術(shù)。