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数字信号在传输时难免会受到噪声干扰,引起波形失真,因而在接收端可能做出错误判决,将某一码元“0”错判为“1”,或将“1”错判为“0”,从而造成错码。一个可靠的通信系统必须有检测和纠正这种错误的机制。差错控制技术是采用可靠、有效的编码以发现或纠正数字信号在传输过程中,由于噪声干扰而造成的错码,又称为抗干扰编码,即在信息码元中按照一定规则加入监督码元(又称冗余码元)。接收端按约定的规则对收到的码元序列进行检测以发现或纠正错误,用以提高传输的可靠性。
在数据通信中通常采用四种类型的冗余校验技术:垂直冗余校验(VRC)(又称奇偶校验),纵向冗余校验(LRC),循环冗余校验(CRC),以及校验和。前面三种是在物理层实现,而被数据链路层使用。校验和技术主要由网络层使用,而在传输层实现。2差错控制与流量控制
在OSI模型的物理层,仅仅实现了信号的传输;而保证数据传输的可靠性,则是OSI模型的第二层,数据链路层的功能。数据链路层中最重要的功能流量控制和差错控制。2.1差错控制的方法
差错控制的目的是使一个不可靠的通信链路变成一个可靠的链路。利用抗干扰编码进行差错控制可采用反馈重传纠错(ARQ方式、前向纠错(FEC方式和混合纠错(HEC方式。其中,FEC方式和HEC方式是基于纠错码编码,而ARQ方式是基于检错码编码。ARQ方式就是在发送端产生能检错的校验码,在接收端通过译码判断数据是否正确,若有错,则接收端产生自动重发请求,请求发送端重新发送。该方式编码效率高,实现容易,使用最为广泛。2.2流量控制
流量控制是用来告诉发送端在等待接收端的应答信号之前可传送多少数据。因为接收端在使用数据之前,必须对数据进行校验和处理,这种处理速率通常比传输速率低,因此在接收方设置缓冲区,如果缓冲区即将满,接收端必须通知发送方暂停发送。最简单的流量控制方法是停止—等待方式。即发端发送一帧数据后停下来,等待接收端的响应信号,在接收端允许发送下一帧时才继续发送,否则就等待。
可见,无论是差错控制还是流量控制,它们的基础都是校验码,校验码的检错能力越强,差错控制和流量控制的效果就越好。
1991年电力部颁布了《循环式远动规约》,即CDT规约,适用于点对点的远动通道结构,其主要特点是以厂站端为主动方,循环不断的向调度端发送遥信、遥测等数据。它所使用的差错控制方式是循环传送检错:发送端对信息进行抗干扰编码,发出能够检出错误的码字,即检错码;接收端收到后进行检错译码,如无错码,则进行接收处理,如有错码,则该组数码丢弃,待下次循环中在接收该信息。在CDT规约中远动信息的抗干扰编码采用的就是CRC编码。3CRC检错码原理
CRC检错码是根据循环码的编译码原理进行检错的,其编码效率高,检错、纠错能力强。与基于加法的VRC及LRC技术不同,循环冗余校验CRC是基于二进制除法的。
3.1CRC检错码编码原理
设待传送的k位信息组M(mk-1,mk-2,…,m1,m0,所对应的信息多项式为M(x=mk-1xk-1+mk-2xk-2+…+m1x+m0
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其中mi=0或1,x的幂次对应于各码元的位置。所谓编码就是已知k位信息码元,要求计算出与这k位信息位码元有关的r位监督码元,形成(n,k)(n=k+r)循环码的码字C,C就是要发送的码元序列。在编码中通常把k位信息码元放在前面,r位监督码元紧随其后,形成的码字如图1所示,这种形式称为系统格式码,有利于接收端对k位信息码元的提取。
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