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纠错码_百度百科

作者:小编 日期:Jan.18.2026 点击数:  

  

纠错码_百度百科(图1)

  纠错码(error correcting code),在传输过程中发生错误后能在收端自行发现或纠正的码。仅用来发现错误的码一般常称为检错码。为使一种码具有检错或纠错能力,须对原码字增加多余的

  (见信源编码)的码字,并使每个码字的码之间有一定的关系。关系的建立称为编码。码字到达收端后,可以根据编码规则是否满足以判定有无错误。当不能满足时,按一定规则确定错误所在位置并予以纠正。纠错并恢复原码字的过程称为

  纠错码(error correcting code) ,是在接收端能自动地纠正数据传输中所发生差错的码。纠错码的基本思路是在所有的由发送符号组成的序列中,仅挑出其中一部分做为信息的代表向信道发送,并使得所挑出的这些序列之间有尽可能多的差异。每个被挑出的允许发送的序列被称为一个码字,而码字的总合称为码。在发送端把信息变换成码字的过程称为编码;在接收端从接收到的信号判定所发码字、从而恢复信息的过程称为解码(或译码)。在解码时,若收到的信号不是码中的一个码字,则可以肯定在传输中出现了差错,从而着手对差错进行纠正。纠错的方法是找到与接收到的信号最接近的码字,并将其判定为发送信号。一般采用“距离”来度量信号间的接近程度,一种常用的“距离”称为汉明距离,它被定义为两码字间对应位不同的个数总和。一个给定码,其全部码字两两之间距离的最小值被称为这个码的码距。码距是一个码纠错能力的重要参数,例如在汉明距离下,若接收到的信号出错的位数不多于码距的一半,则接收端总能正确地恢复所发送的码字,从而正确地恢复所发送的信息。

  ,以扩大码字之间的差别,使一个码字在一定数目内的码元上发生错误时,不致错成另一个码字。准确地说,即把原码字按某种规则变成有一定

  间有一定的关系。关系的建立称为编码。码字到达收端后,用编码时所用的规则去检验。如果没有错误,则原规则一定满足,否则就不满足。由此可以根据编码规则是否满足以判定有无错误。当不能满足时,在可纠能力之内按一定的规则确定错误所在的位置,并予以纠正。纠错并恢复原码字的过程称为

  。检错码与其他手段结合使用,可以纠错。检错反馈重发系统(ARQ系统)就是一例。

  个信息位有关,而且与前若干组的信息位有关,则称为格码。这种码之所以称为格码,是因为用图形分析时它像篱笆或格架。线性格码在运算时为卷积运算,所以叫

  )为正值。可惜的是这一定理仅仅指出理论上可以达到的目标,而未能给出构造性的实现方法。自仙农的论文发表以来,人们经过持续不懈的努力已找到多种好码,可以满足许多实用要求。但在理论上,仍存在一些问题未能解决。

  ──汉明码。差不多与此同时E.戈雷给出一种可以纠正三个错误的完备码。完备码虽然十分罕见,但有较大实用意义。1954年D.E.莫勒提出一种能纠正多个错误的码;I.S.里德则立即给出它的

  方法,用的是择多判决法,这种码常称为RM码。1957年,E.普勒齐引入了循环码的概念。1959~1960年出现了BCH码,引进有限域的概念,解决了循环码的构造和性能估计等基本问题。后来成为线性

  问题是W.W.彼得森解决的;钱天闻则提供了一种系统地搜索根的方法。1967年,E.R.伯利坎普提出一种

  ,原则上它可以达到吉尔伯特限,实现了理论上预期的目标。但至今仍未解决如何具体构造这种码的问题。

  过分复杂,不容易实现。但是,可以利用好的码进行级连,以得到性能更好的码。级连码的

  纠错码能够检错或纠错,主要是靠码字之间有较大的差别。这可用码字之间的汉明距离

  。一种码中非零码字的重量的最小值,称为该码的最小重量。对线性码来说,一种码的最小重量与其最小距离在数值上是相等的。

  维子空间,且使此子空间内各非零码字的重量尽可能大。当构造循环码时,可进一步将每一码字看成一多项式,将整个码看成是多项式环中的理想,这一理想是主理想,故可由生成多项式决定;而多项式完全可由它的根规定。这样,就容易对码进行构造和分析。这是BCH码等循环码构造的出发点。一般地说,构造一种码时,均设法将它与某种代数结构相联系,以便对它进行描述,进而推导它的性质,估计它的性能和给出它的译码方法。若一种码的码长为

  基本无关。可惜,已经找到的码能满足这样要求的很少。不过由于大规模集成电路的发展,即使应用比较复杂的但性能良好的码,成本也并不太高。因此,纠错码的应用越来越广泛。

  实现特别适合计算机通信网等场合。因为这时可以直接利用网中的计算机进行编码和

  ,如卫星、散射等系统中。纠错码还用在一些可靠性要求较高,但设备或器件的可靠性较差,而余量较大的场合,如磁带、磁盘和

  是对信源待发的信息序列进行分组(每组K位)编码,它的校验位仅同本组的信息位有关。自20世纪50年代

  分组码的码长n和码字个数M是一个码的主要构造参数。码长为n的码中所有码字的位数均为n;若要用一个码传送k比特信息,则码字的个数M必须满足

  。典型的分组码是由k位信息位和r位监督位组成的,这样构成的码一般称为系统码。

  分组码中应用最广的线性分组码。线性分组码中的M个码字之间具有一定线性约束关系,即这些码字总体构成了n维线性空间的一个k维子空间。称此k维子空间为(n,k)线性分组码。线性系统码的特点是每个码字的前k位均由这个码字所对应的信息位组成,并通过对这k位信息位的线性运算得到后面n—k是位监督位。

  线性分组码中应用最广的是循环码,循环码的主要特征是任何码字在循环移位后个码字。循环码的优点在于其编码和解码手续比一般线性码简单,因而易于在设备上实现。在循环码中,码字

  网格码有多种描述方法,网格图是常用方法之一,它能表示出编码过程。一个码率为1/2、包含四种状态的网格码的网格图如图所示。图1中00,01,10,11表示编码器所具有的四种状态,以“·”示出,从每一状态出发都存在两条支路,位于上面的一条支路对应于编码器输入为“0”的情况,位于下面的一条支路对应于编码器输入为“1”的情况,而每一支路上所列出的两个二进位码则表示相应的编码输出。因而可知,编码输出不仅决定于编码器的当前输入,还决定于编码器的状态,例如在图中从“00”状态出发;,若输入的二进制数据序列为1011,则编码器的状态转移过程为00→01→10→01→11,而相应的编码输出序列为11010010。在网格图中任意两条从同一状态出发;,经不同的状态转移过程后又归于另一相同状态(该状态也可与初始状态相同)的路径间的距离的最小值称为码的自由距离

  是表征网格码纠错能力的重要参数。维特比算法是广泛采用的网格码的译码方法。由于网格码的状态越多,译码越复杂,所以状态个数是度量网格码译码复杂性的重要参数。一般说来可以通过增大译码复杂性来增加

  BCH码、网格码已被广泛地应用于移动通信、卫星通信和频带数据传输中。RS码也被广泛应用于光盘的存储中。

  大多数纠错码是设计来纠随机误码的,可以通过交织的方法使它适用于对突发误码的纠错。交织是一种使得集中出现的突发误码在解码时进行分散化的措施,从而使其不超出纠错码的纠错能力范围。

  不对信息序列进行分组编码,它的校验元不仅与当前的信息元有关,而且同以前有限时间段上的信息元有关。大游中国股份有限公司