基于matlab的校驗和檢錯性能的仿真(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。誤碼的處理技術(shù)有糾錯、交織、線性內(nèi)插等。提高數(shù)據(jù)傳輸效率，降低誤碼率是信道編碼的任務。信道編碼的本質(zhì)是增加通信的可靠性。但信道編碼會使有用的信息數(shù)據(jù)傳輸減少，信道編碼的過程是在源數(shù)據(jù)碼流中加插一些碼元，從而達到在接收端進行判錯和糾錯的目的。信道編碼的方法就是在信息序列上附加一些監(jiān)督碼元，發(fā)現(xiàn)和糾正錯誤。 差錯控制的方式 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，利用糾錯碼或檢錯碼進行差錯控制的方式有三種：檢錯重發(fā)、前向糾錯和混合糾錯，其中，藍色部分的框圖表示在該端檢出錯誤。 發(fā)端收端 前向糾錯FEC 糾錯碼收端發(fā)端 檢錯重發(fā)ARQ 檢錯碼 判決信號發(fā)端收端 混合糾錯HEC 檢錯和糾錯碼 判決信號 差錯控制方式（1）檢錯控制方式 檢錯重發(fā)又稱自動請求重傳方式，記作ARQ（Automatic Repeat Request）。發(fā)送端發(fā)出能夠發(fā)現(xiàn)（檢測）錯誤的碼元，接收端收到通過新到傳來的碼后，在譯碼器根據(jù)該碼的編碼規(guī)則，判決收到的碼序列中有無錯誤產(chǎn)生，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則通過反向信道把這個判決結(jié)果反饋給發(fā)端。然后，發(fā)端根據(jù)這些判決信號，把接收端認為有錯誤的信息再次傳送，直到接收端認為正確接收為止。從而，應用ARQ方式必須有一反饋信息，一般較適用于一個用戶對一個用戶（點對點）的通信，且要求信源能夠控制，系統(tǒng)收發(fā)兩端必須互相配合、密切協(xié)作。由于反饋重發(fā)的次數(shù)和信道干擾情況有關(guān)，若信道干擾很頻繁，則系統(tǒng)經(jīng)常處于重發(fā)消息的狀態(tài)，因此，這種方式傳送消息的連貫性和實時性較差。該方式具有的優(yōu)點：編譯碼設備簡單，只需要少量的冗余碼，就可以得到極低的輸出誤碼率，檢錯碼的檢錯能力比糾錯碼的糾錯能力要高得多。因此，這種系統(tǒng)的適應性很強，適用于短波、散射、有線等干擾情況特別復雜的信道中。 （2）前向糾錯方式前向糾錯方式記作FEC（Forword Error Correction）。發(fā)送端發(fā)送能夠被糾錯的碼，接收端收到這些碼后，通過糾錯譯碼器不僅能夠自動地發(fā)現(xiàn)錯誤，而且能自動地糾正接收碼字傳輸中的錯誤。但是，譯碼器的設備比較復雜，信道的適應性較差。 該方式的優(yōu)點：不需要反饋信道，能進行一個用戶對多個用戶的同播通信，譯碼實時性較好。（3）混合糾錯方式 混合糾錯方式記作HEC（Hybrid Error Correction）是FEC和ARQ方式的結(jié)合，這種方式是發(fā)送端發(fā)送的碼不僅能夠被檢測出錯誤，而且還具有一定的糾錯能力。接收端收到碼后，首先檢查差錯情況，如果在糾錯碼的糾錯能力范圍內(nèi)，則自動糾錯，如果錯誤太多，超過了碼的糾錯能力，但能檢測出來，則接收端通過反饋信道，要求發(fā)送端重新傳送有錯的信息。 該方式的優(yōu)點：自動減撮合檢錯重發(fā)，可達到較低的誤碼率，在實際中應用廣泛。 糾錯碼 糾錯碼（Error Correcting Code），在傳輸過程中發(fā)生錯誤后能在收端自行發(fā)現(xiàn)或糾正的碼。僅用來發(fā)現(xiàn)錯誤的碼一般常稱為檢錯碼。為使一種碼具有檢錯或糾錯能力，須對原碼字增加多余的碼元，以擴大碼字之間的差別，即把原碼字按某種規(guī)則變成有一定剩余度的碼字，并使每個碼字的碼之間有一定的關(guān)系。關(guān)系的建立稱為編碼。碼字到達收端后，可以根據(jù)編碼規(guī)則是否滿足以判定有無錯誤。當不能滿足時，按一定的規(guī)則確定錯誤所在位置并予以糾正。糾正并恢復原碼字的過程稱為譯碼。檢錯碼與其他手段綜合使用，可以糾錯。 糾錯編碼又稱信道編碼，它與信源編碼是信息傳輸?shù)膬蓚€方面。它們之間存在對偶關(guān)系。為了使一種碼具有檢錯或糾錯的能力，必須對原碼字增加多余的碼元，以擴大碼字之間的差別，使一個碼子在一定數(shù)目內(nèi)的碼元上發(fā)生錯誤時，不致錯成另一個碼字。 糾錯原理 糾錯碼能夠檢錯或糾錯，主要靠碼字之間有較大的差別。這可用碼字之間的漢明距離d(x,y)來衡量。它的定義為碼字x與y之間的對應位取不同值的碼元個數(shù)。一種糾錯碼的最小距離d定義為該種碼中任兩個碼字之間的距離的最小值。一種碼要能發(fā)現(xiàn)e個錯誤，它的最小距離d應不小于e+1。若要能糾正t個錯誤，則d應不小于2t+1。一個碼字中非零碼元的個數(shù)，稱為此碼字的漢明重量。一種碼中非零碼字的重量的最小值，稱為該碼的最小重量。 糾錯碼實現(xiàn)中最復雜的部分是譯碼。它是糾錯碼能否應用的關(guān)鍵。采用的碼長n越大，則誤碼率越小。但n越大，編譯碼設備也越復雜，且延遲也較大。 糾錯碼傳輸?shù)亩际菙?shù)字信號。這既應用于硬件實現(xiàn)，也可用于軟件實現(xiàn)。前者主要用于各種數(shù)字電路，主要是采用大規(guī)模集成電路。軟件實現(xiàn)特別適合通信，因為可以直接利用網(wǎng)中的計算機進行編碼和譯碼，不需要另加專用設備。 根據(jù)碼的用途，可分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼以檢錯為目的，不一定能糾錯；而糾錯碼以糾錯為目的，一定能檢錯。根據(jù)其類型分，可以分為糾正隨機錯誤的碼、糾正突發(fā)錯誤的碼和糾正同步錯誤的碼。按照不同的分類方法，糾錯碼可以分為線性碼與非線性碼、分組碼與卷積碼、檢錯碼和糾錯碼等。（1）線性碼與非線性碼 根據(jù)糾錯碼各碼組信息與監(jiān)督元的函數(shù)關(guān)系，可分為線性碼和非線性碼。如果函數(shù)關(guān)系是線性的，即滿足一組線性方程式，則稱為線性碼，否則為非線性碼。線性碼集合中的所有碼字在加法和乘法運算時是封閉的，而線性碼則不封閉。總之，線性碼是n維線性空間的一個k（kn）維子空間。（2）分組碼與卷積碼 根據(jù)碼組中監(jiān)督碼元與信息碼元相互關(guān)聯(lián)的長度，可分為分組碼和卷積碼。其中，分組碼的各碼元僅與本組的信息元有關(guān)，卷積碼中的碼元不僅與本組的信息元有關(guān)，而且與前面若干組的信息元有關(guān)。 將信源的信息序列按照獨立的分組進行處理和編碼，稱為分組碼。編碼時將每k個信息位分為一組進行獨立處理，變換成長度為n（nk）的二進制碼組。分組碼一般用符號（n，k）表示，其中n是碼組的總位數(shù)，又成為碼組的長度（碼長），k是碼組中信息碼元的數(shù)目，n–k= r 為碼組中的監(jiān)督碼元數(shù)目。在分組碼中，把碼組中“1”的個數(shù)目稱為碼組的重量，簡稱碼重。把兩個碼組中對應位上數(shù)字不同的位數(shù)稱為碼組的距離，簡稱碼距。碼距又稱漢明距離。分組碼的參數(shù)： 　　① 最小距離：線性分組碼的最小距離就是其非零碼字的最小重量。 　　② 糾檢錯能力： 　　為檢測e個錯碼，要求最小碼距 d0 ≥ e + 1。 　　為糾正t個錯碼，要求最小碼距 d0 ≥ 2t+ 1