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奇偶校验码&海明码&循环冗余校验码

2021-02-08 12:31:46  阅读:428  来源: 互联网

标签:偶数 编码 明码 奇偶校验 码字 数据 汉明码 冗余


文章目录

一、奇偶校验码

  1. 特点:能检错,但是不能纠错。
  2. 码距: 一个编码系统中任意两个合法编码(码字)之间不同的二进数位(bit)数叫这两个码字的码距,而整个编码系统中任意两个码字的的最小距离就是该编码系统的码距。
    为了使一个系统能检查和纠正一个差错,码间最小距离必须至少是“3”。最小距离为3时,或能纠正一个错,或能检二个错,但不能同时纠一个错和检二个错。编码信息纠错和检错能力的进一步提高需要进一步增加码字间的最小距离。
    码距越大,纠错能力越强,但数据冗余也越大,即编码效率低了。所以,选择码距要取决于特定系统的参数。数字系统的设计者必须考虑信息发生差错的概率和该系统能容许的最小差 [1] 错率等因素。
    在这里插入图片描述

二、海明码

  1. 与其他的错误校验码类似,汉明码也利用了奇偶校验位的概念,通过在数据位后面增加一些比特,可以验证数据的有效性。利用一个以上的校验位,汉明码不仅可以验证数据是否有效,还能在数据出错的情况下指明错误位置。
  2. 原理:奇偶校验是一种添加一个奇偶位用来指示之前的数据中包含有奇数还是偶数个1的检验方式。如果在传输的过程中,有奇数个位发生了改变,那么这个错误将被检测出来(注意奇偶位本身也可能改变)。一般来说,如果数据中包含有奇数个1的话,则将奇偶位设定为1;反之,如果数据中有偶数个1的话,则将奇偶位设定为0。换句话说,原始数据和奇偶位组成的新数据中,将总共包含偶数个1. 奇偶校验并不总是有效,如果数据中有偶数个位发生变化,则奇偶位仍将是正确的,因此不能检测出错误。而且,即使奇偶校验检测出了错误,它也不能指出哪一位出现了错误,从而难以进行更正。数据必须整体丢弃并且重新传输。在一个噪音较大的媒介中,成功传输数据可能需要很长时间甚至不可能完成。虽然奇偶校验的效果不佳,但是由于他只需要一位额外的空间开销,因此这是开销最小的检测方式。并且,如果知道了发生错误的位,奇偶校验还可以恢复数据。 如果一条信息中包含更多用于纠错的位,且通过妥善安排这些纠错位使得不同的出错位产生不同的错误结果,那么我们就可以找出出错位了。在一个7位的信息中,单个数据位出错有7种可能,因此3个错误控制位就足以确定是否出错及哪一位出错了。
    一般来说,若汉明码长为n,信息位数为k,则监督位数r=n-k。若希望用r个监督位构造出r个监督关系式来指示一位错码的n种可能位置,
    则要求: 2r-1≥n或2r≥k+r+1 现以数据码1101为例说明汉明码编码原理,此时D4=1、D3=1、D2=0、D1=1,在P1编码时,先将D4、D3、D1的二进制码相加,结果为奇数3,汉明码对奇数结果编码为1,偶数结果为0(奇数位。若奇数结果编码为0.偶数结果为1,则叫偶数位),因此P1值为1,D4+D2+D1=2,为偶数,那么P2值为0,D3+D2+D1=2,为偶数,P3值为0。这样,参照上文的位置表,汉明码处理的结果就是1101001。在这个4位数据码的例子中,我们可以发现每个汉明码都是以三个数据码为基准进行编码的。下面就是它们的对应表:

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汉明码编码用的数据码
P1D8、D4、D1
P2D8、D2、D1
P3D4、D2、D1

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三、循环冗余校验码

  1. CRC检错和纠错: CRC码存储或传送后,在接收方进行校验过程,以判断数据是否有错,若有错则进行纠错。一个CRC码一定能被生成多项式整除,所以在接收方对码字用同样的生成多项式相除,如果余数为0,则码字没有错误;若余数不为0,则说明某位出错,不同的出错位置余数不同。对(n,k)码制,在生成多项式确定时,出错位置和余数的对应关系是确定的。
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标签:偶数,编码,明码,奇偶校验,码字,数据,汉明码,冗余
来源: https://blog.csdn.net/weixin_46350527/article/details/113754673

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