第2章_數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)---21數(shù)據(jù)通信概述

1、第第2章章 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信系統(tǒng)課程課程2022-6-281第2章 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 2.1 數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)通信概述 2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 2.3 局域網(wǎng)局域網(wǎng) 2.4 TCP/IP 2.5 Internet和廣域網(wǎng)和廣域網(wǎng)2022-6-282信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)信息、數(shù)據(jù)、信號(hào)信息：是人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)信息：是人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)識(shí)識(shí);數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：信息的表示形式（載體）信息的表示形式（載體），是把事物的某些屬性規(guī)，是把事物的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式范化后的表現(xiàn)形式;可以是字母、數(shù)字等的組合?？梢允亲?/p>

2、母、數(shù)字等的組合。信號(hào)：信息的信號(hào)：信息的傳輸形式傳輸形式，是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)。信息必須被，是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)。信息必須被轉(zhuǎn)化為電磁信號(hào)、光信號(hào)才能傳輸。轉(zhuǎn)化為電磁信號(hào)、光信號(hào)才能傳輸。通信是為了交換信息（通信是為了交換信息（InformationInformation）。）。2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-283例子例子 信息：是人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)識(shí)。信息：是人對(duì)現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的某種認(rèn)識(shí)。數(shù)據(jù)：是把事物的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式數(shù)據(jù)：是把事物的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式;是是信息的表示信息的表示形式形式。信號(hào)：是數(shù)據(jù)的具體的物理表現(xiàn)。是信號(hào)：是數(shù)據(jù)的具

3、體的物理表現(xiàn)。是信息的傳輸形式信息的傳輸形式。tv2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-284模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)放大器調(diào)制器PCM編碼器調(diào)制器數(shù)字發(fā)送器模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-285指通過某種系統(tǒng)由指通過某種系統(tǒng)由發(fā)送者發(fā)送者傳遞給傳遞給接收者接收者的的信號(hào)傳輸過程。信號(hào)傳輸過程。通信一致伴隨人類的生存和發(fā)展，自有人通信一致伴隨人類的生存和發(fā)展，自有人類活動(dòng)就產(chǎn)生通信。分為四個(gè)發(fā)展階段：類活動(dòng)就產(chǎn)生通信。分為四個(gè)發(fā)展階段：v通信？通

4、信？2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-286第一階段：以語(yǔ)言為主，通過人力、烽火等原始手段第一階段：以語(yǔ)言為主，通過人力、烽火等原始手段傳遞信息。傳遞信息。第二階段：文字、印刷。（增加了信息傳播的手段）第二階段：文字、印刷。（增加了信息傳播的手段） 第三階段：郵政、電報(bào)、電話、廣播。（進(jìn)入電氣時(shí)第三階段：郵政、電報(bào)、電話、廣播。（進(jìn)入電氣時(shí)代，擴(kuò)大信息傳播范圍）代，擴(kuò)大信息傳播范圍）第四階段：信息時(shí)代，通過電子設(shè)備、光媒體傳遞數(shù)第四階段：信息時(shí)代，通過電子設(shè)備、光媒體傳遞數(shù)據(jù)、圖像、文本等。據(jù)、圖像、文本等。 現(xiàn)代通信技術(shù)現(xiàn)代通信技術(shù):借助電子電氣設(shè)備及光等媒介，在兩點(diǎn)借助電子電氣設(shè)備及光等媒

5、介，在兩點(diǎn)之間傳輸信息。之間傳輸信息。2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-287數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是指依照通信協(xié)議，在兩個(gè)設(shè)備之間利用傳輸媒體傳輸媒體進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換。 數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-288終端：終端：對(duì)互聯(lián)網(wǎng)而言，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)而言，“終端終端” 泛指一切能夠接入網(wǎng)泛指一切能夠接入網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算設(shè)備，如個(gè)人電腦、網(wǎng)絡(luò)電視、可上網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算設(shè)備，如個(gè)人電腦、網(wǎng)絡(luò)電視、可上網(wǎng)手機(jī)、手機(jī)、PDA等。等。 2.1 數(shù)據(jù)通信概述2022-6-289（1）數(shù)據(jù)

6、通信是人計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)之間的通信，通信過程可能沒有人的直接參與，為了保證通信的順利進(jìn)行，必須采用嚴(yán)格統(tǒng)一的傳輸控制規(guī)程（通信協(xié)議）。 所謂“規(guī)程”就是在通信過程中計(jì)算機(jī)必須遵守的一系列“約定”。（2）數(shù)據(jù)通信的傳輸速率極高。）數(shù)據(jù)通信的傳輸速率極高。2022-6-2810（3）數(shù)據(jù)通信要求誤碼率）數(shù)據(jù)通信要求誤碼率 10-710-9 ，而語(yǔ)音及電，而語(yǔ)音及電視業(yè)務(wù)僅要求誤碼率視業(yè)務(wù)僅要求誤碼率 10-4，即數(shù)據(jù)通信可靠性要求，即數(shù)據(jù)通信可靠性要求高，因此必須采用嚴(yán)格的高，因此必須采用嚴(yán)格的差錯(cuò)控制技術(shù)差錯(cuò)控制技術(shù)。（4）數(shù)據(jù)通信的突發(fā)度高。）數(shù)據(jù)通信的突發(fā)度高。 所謂所謂“突發(fā)度突發(fā)度”

7、是指數(shù)據(jù)通信的峰值速率與平均是指數(shù)據(jù)通信的峰值速率與平均速率之比。速率之比。2022-6-2811數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖2-1-1所示。從圖所示。從圖中看出，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（中看出，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）、）、數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）和傳輸信道三部分組成。和傳輸信道三部分組成。2022-6-2812數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成圖中所示為左端的數(shù)據(jù)終端與右端的主計(jì)算機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。圖中所示為左端的數(shù)據(jù)終端與右端的主計(jì)算機(jī)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。2022-6-2813DTE（Date Terminal Equipment

8、）是）是計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)中用于處理用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)終端網(wǎng)中用于處理用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，從簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)終端（甚至（甚至I/O設(shè)備）到復(fù)雜的中心計(jì)算機(jī)均可稱為設(shè)備）到復(fù)雜的中心計(jì)算機(jī)均可稱為DTE。輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備傳輸控制器傳輸控制器2022-6-2814屬于網(wǎng)絡(luò)終接設(shè)備，調(diào)制解調(diào)器、線路接續(xù)控制設(shè)備及與線路連接的其他數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備稱為DCE。調(diào)制解調(diào)器（Modem）：把DTE送來的數(shù)字信號(hào)變換為模擬信號(hào)再送往信道，或把信道送來的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)再送往DTE。2022-6-2815DSU與CSU 如如果信道是數(shù)字信道，果信道是數(shù)字信道，DCE由數(shù)據(jù)服務(wù)單元（由數(shù)據(jù)服務(wù)單元（Dat

9、a Service Unit，DSU）和信道服務(wù)單元（和信道服務(wù)單元（Channel Service Unit，CSU）組成。組成。 DSU的功能：把面向的功能：把面向DTE的數(shù)字信道上的數(shù)據(jù)信號(hào)變換成的數(shù)字信道上的數(shù)據(jù)信號(hào)變換成雙極性的數(shù)字信號(hào)、包封的形成雙極性的數(shù)字信號(hào)、包封的形成/還原、定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生與提還原、定時(shí)信號(hào)的產(chǎn)生與提??；??； CSU的功能：完成信道特性的均衡、信號(hào)整形、環(huán)路檢測(cè)的功能：完成信道特性的均衡、信號(hào)整形、環(huán)路檢測(cè)等。等。2022-6-2816由由DCE與信道一起構(gòu)成。與信道一起構(gòu)成。數(shù)據(jù)電路加上兩端的傳輸控制器、數(shù)據(jù)電路加上兩端的傳輸控制器、通信控制器構(gòu)成。通信控制

10、器構(gòu)成。 鏈路（鏈路（link）是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何的交換節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通路往中間沒有任何的交換節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通路往往由許多鏈路串接而成。往由許多鏈路串接而成。2022-6-2817用來控制相關(guān)硬件，對(duì)系統(tǒng)中的各種資源進(jìn)行全面的管理、調(diào)度和分配，保障系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和服務(wù)。2022-6-2818在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)終端設(shè)備或計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)信息以字母、數(shù)字、字符和符號(hào)表示。為了傳遞這些信息，必須用二進(jìn)制的代碼來代表不同的字母、數(shù)字、字符和符號(hào)。 目前廣泛使用美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼（ASCII， American Standard

11、 Code for Information Interchange ），是基于拉丁字母的一套電腦編碼系統(tǒng)，主要用于顯示現(xiàn)代英語(yǔ)和其他西歐語(yǔ)言。 。2022-6-28192022-6-28202022-6-2821并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式在多條并行的信道上同時(shí)傳輸。優(yōu)點(diǎn)：收發(fā)雙方不存在字符同步的問題；缺點(diǎn)：必須同時(shí)有多條并行信道可供使用；串行傳輸是數(shù)字流以串行方式在一條信道上傳輸。優(yōu)點(diǎn)：只需要一條信道，易于實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)：存在收發(fā)雙方如何實(shí)現(xiàn)字符同步的問題；2022-6-2822并行通信通常用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部及與外設(shè)之間大量頻繁的數(shù)并行通信通常用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部及與外設(shè)之間大量頻繁的數(shù)據(jù)傳輸。

12、在這種方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)編碼的各個(gè)比特都是同時(shí)發(fā)據(jù)傳輸。在這種方式中，每個(gè)數(shù)據(jù)編碼的各個(gè)比特都是同時(shí)發(fā)送的。從發(fā)送端到接收端的信道需要用相應(yīng)的若干根傳輸線。送的。從發(fā)送端到接收端的信道需要用相應(yīng)的若干根傳輸線。信道8信道7信道6信道5信道4信道3信道2信道1發(fā)送端接收端2022-6-2823串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)?。因?yàn)橛?jì)串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)摹Ｒ驗(yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部操作多采用并行傳輸方式，因此，在實(shí)際采用串行傳輸算機(jī)內(nèi)部操作多采用并行傳輸方式，因此，在實(shí)際采用串行傳輸時(shí)，要使用轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行并時(shí)，要使用轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行并/ /串和串串和串/ /并轉(zhuǎn)換。并轉(zhuǎn)換

13、。 發(fā)送端接收端并串轉(zhuǎn)換并串轉(zhuǎn)換87654321876543218 7 6 5 4 3 2 1串行數(shù)據(jù)傳輸串行數(shù)據(jù)傳輸2022-6-2824l 通信過程中，發(fā)送方和接收方必須在時(shí)間上保持一致步調(diào)，亦同步，才能準(zhǔn)確傳送信息。l解決方法：要求接收端根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時(shí)間和始終頻率，來校正自己的時(shí)間基準(zhǔn)與始終頻率，這個(gè)過程成為位同步或者碼元同步。l數(shù)據(jù)傳輸時(shí)常用的同步方式有兩種：異步傳輸方式同步傳輸方式2022-6-2825異步傳輸方式異步傳輸方式 也稱為也稱為起止式同步方式起止式同步方式。以字。以字符（多個(gè)碼元組成）作符（多個(gè)碼元組成）作為為傳輸單位，為了實(shí)現(xiàn)字符同步，在傳送一個(gè)字符序列時(shí)，在傳輸

14、單位，為了實(shí)現(xiàn)字符同步，在傳送一個(gè)字符序列時(shí)，在字符的開始和末尾加上兩個(gè)碼元，分別表示該字符的起始和字符的開始和末尾加上兩個(gè)碼元，分別表示該字符的起始和停止，稱為起始位和停止位。停止，稱為起始位和停止位。 起始位長(zhǎng)度為起始位長(zhǎng)度為1個(gè)碼元，極性為個(gè)碼元，極性為“0”；停止位長(zhǎng)度為；停止位長(zhǎng)度為12個(gè)碼元，極性為個(gè)碼元，極性為“1”。2022-6-2826 同步傳輸方式同步傳輸方式：又稱獨(dú)立同步方式，這種方式收發(fā)雙方要又稱獨(dú)立同步方式，這種方式收發(fā)雙方要保證比特同步；字符同步是通過同步字符保證比特同步；字符同步是通過同步字符SYN來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)的。的。 SYN的作用：一是當(dāng)收端收到的作用：一是當(dāng)收

15、端收到2個(gè)以上的個(gè)以上的SYN就開始與發(fā)就開始與發(fā)端同步，并按每端同步，并按每8位碼組成一個(gè)字符；二是當(dāng)報(bào)文發(fā)完，位碼組成一個(gè)字符；二是當(dāng)報(bào)文發(fā)完，但尚未斷開與收端的聯(lián)系，用但尚未斷開與收端的聯(lián)系，用SYN維持雙方的同步；維持雙方的同步；2022-6-2827數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐綌?shù)據(jù)傳輸?shù)耐?022-6-28282022-6-2829（1 1）單工通信）單工通信凡是利用一條物理信道只能進(jìn)行單向信息傳輸?shù)耐ㄐ?，稱之為凡是利用一條物理信道只能進(jìn)行單向信息傳輸?shù)耐ㄐ?，稱之為單工通信。單工通信。單工通信單工通信2022-6-2830（2 2）半雙工通信）半雙工通信 半雙工通信是指可以進(jìn)行雙向傳輸，但由于只

16、有一條物理信道半雙工通信是指可以進(jìn)行雙向傳輸，但由于只有一條物理信道（2 2線制），因此，同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸。線制），因此，同一時(shí)刻只限于一個(gè)方向傳輸。發(fā)收收發(fā)數(shù)據(jù)信道監(jiān)控信號(hào)AK1K2B半雙工通信半雙工通信2022-6-2831（3 3）全雙工通信）全雙工通信 全雙工通信是指通信雙方在任何時(shí)刻，均可進(jìn)行雙向通信，全雙工通信是指通信雙方在任何時(shí)刻，均可進(jìn)行雙向通信，無(wú)任何限制，這種制式往往用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，它需要具有兩無(wú)任何限制，這種制式往往用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，它需要具有兩條以上的物理信道（條以上的物理信道（3 3線制或線制或4 4線制線制) )。發(fā)收收發(fā)數(shù)據(jù)信道監(jiān)控信號(hào)數(shù)據(jù)信道監(jiān)控信號(hào)

17、全雙工通信全雙工通信2022-6-2832 在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，誤碼率要求低于10-710-9。因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，要采取一定的方法發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)并糾正差錯(cuò)，這稱為“差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制”。檢錯(cuò)碼：能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的碼；糾錯(cuò)碼：能糾正錯(cuò)誤的碼。2022-6-2833數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中受到干擾的影響，使信號(hào)波形變壞，發(fā)生誤碼，可以采用一些方法解決。差錯(cuò)出現(xiàn)原因v 外界噪聲v 傳輸中碼間串?dāng)_解決方法v 合理地設(shè)計(jì)基帶信號(hào)，選擇調(diào)制、解調(diào)方式，采用均衡技術(shù)，提高發(fā)送功率等因素，使誤比特率降低。v 差錯(cuò)控制編碼。2022-6-2834誤碼的類型誤碼的類型v 隨機(jī)誤碼隨機(jī)誤碼錯(cuò)碼出現(xiàn)是隨機(jī)的、錯(cuò)碼之間

18、錯(cuò)碼出現(xiàn)是隨機(jī)的、錯(cuò)碼之間統(tǒng)計(jì)獨(dú)立統(tǒng)計(jì)獨(dú)立。由隨機(jī)噪聲引起由隨機(jī)噪聲引起存在隨機(jī)誤碼的信道稱為隨機(jī)信道存在隨機(jī)誤碼的信道稱為隨機(jī)信道v 突發(fā)誤碼突發(fā)誤碼錯(cuò)碼錯(cuò)碼成串集中出現(xiàn)成串集中出現(xiàn)，在很短的時(shí)間出現(xiàn)大量錯(cuò)碼，而過后又存在較大的在很短的時(shí)間出現(xiàn)大量錯(cuò)碼，而過后又存在較大的無(wú)錯(cuò)碼位，無(wú)錯(cuò)碼位，且且差錯(cuò)之間是相關(guān)的差錯(cuò)之間是相關(guān)的例如：脈沖噪聲，信道中衰落例如：脈沖噪聲，信道中衰落存在這種差錯(cuò)的信道稱為突發(fā)信道存在這種差錯(cuò)的信道稱為突發(fā)信道2022-6-2835 n 在信息碼上附加一定位數(shù)的監(jiān)督碼元，使其與信息位按某在信息碼上附加一定位數(shù)的監(jiān)督碼元，使其與信息位按某種規(guī)則相互關(guān)聯(lián)；種規(guī)則相互關(guān)聯(lián)

19、；n 若數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生差錯(cuò)，關(guān)聯(lián)關(guān)系被破壞，從而可若數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生差錯(cuò)，關(guān)聯(lián)關(guān)系被破壞，從而可 檢出和檢出和/ /或糾正錯(cuò)誤?；蚣m正錯(cuò)誤。2022-6-2836 差錯(cuò)控制技術(shù)的種類 檢錯(cuò)重發(fā) 前向糾錯(cuò) 反饋校驗(yàn) 混合糾錯(cuò) 檢錯(cuò)刪除 2022-6-28371、檢錯(cuò)檢錯(cuò)重發(fā)法重發(fā)法ARQ (Automatic Repeat Request) ：差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制方法發(fā)發(fā)收收有錯(cuò)碼有錯(cuò)碼無(wú)錯(cuò)碼無(wú)錯(cuò)碼雙向信道雙向信道檢錯(cuò)重發(fā)（檢錯(cuò)重發(fā)（ARQARQ）的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：）的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1 1）只需要少量的冗余碼，就可以得到極低的輸出誤碼率；）只需要少量的冗余碼，就可以得到極低的輸出誤

20、碼率；（2 2）有一定的自適應(yīng)能力；）有一定的自適應(yīng)能力；某些不足主要表現(xiàn)在：某些不足主要表現(xiàn)在：（1 1）需要反向信道，故不能用于單向傳輸系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)重發(fā)控制比較復(fù)雜；）需要反向信道，故不能用于單向傳輸系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)重發(fā)控制比較復(fù)雜；（2 2）通信效率低，不適合嚴(yán)格實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。）通信效率低，不適合嚴(yán)格實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)。2022-6-2838差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制方法2、前向、前向糾錯(cuò)糾錯(cuò)法法FEC (Forword ErrorCorrection)發(fā)發(fā)收收自己糾正自己糾正單向信道單向信道設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜l發(fā)送端經(jīng)信道編碼后可以發(fā)出具有糾錯(cuò)能力的碼字；接收端譯碼后不僅可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤碼，而且可以判斷

21、錯(cuò)誤碼的位置并予以自動(dòng)糾正。l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(shí)延，實(shí)時(shí)性好l與檢錯(cuò)重發(fā)相比，需要加入更多的差錯(cuò)控制碼元，設(shè)備復(fù)雜特點(diǎn)：無(wú)需反饋信道，無(wú)需重傳，延時(shí)小； 傳輸序列中冗余量較大。 運(yùn)用在移動(dòng)通信系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)通信中。2022-6-28393、反饋校驗(yàn)法、反饋校驗(yàn)法發(fā)發(fā)收收是否有錯(cuò)是否有錯(cuò)雙向信道雙向信道效率低效率低 信信 源源 編碼器編碼器 緩沖器緩沖器重發(fā)控制重發(fā)控制 雙雙 向向 信信 道道 解碼器解碼器 指令產(chǎn)生指令產(chǎn)生 輸出緩沖輸出緩沖 收收 信信 者者正確時(shí)輸出正確時(shí)輸出錯(cuò)誤時(shí)刪除錯(cuò)誤時(shí)刪除自動(dòng)請(qǐng)求自動(dòng)請(qǐng)求ARQ方框圖方框圖2022-6-28404、混

22、合糾錯(cuò)方式HEC(Hybrid ErrorCorrection)混合糾錯(cuò)方式是前向糾錯(cuò)方式和檢錯(cuò)重發(fā)方式的結(jié)合。2022-6-2841 5、檢錯(cuò)刪除（deletion) 在接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼后，立即將其刪除，不要求重發(fā) 用于少數(shù)特定系統(tǒng)，發(fā)送碼元有大量多余度，刪除部分接收碼元不影響應(yīng)用2022-6-2842ARQ系統(tǒng)原理方框圖系統(tǒng)原理方框圖自動(dòng)請(qǐng)求重傳系統(tǒng)自動(dòng)請(qǐng)求重傳系統(tǒng) （ARQ） 通信系統(tǒng)在接收端檢測(cè)到傳輸錯(cuò)誤并自動(dòng)告知發(fā)送方，通信系統(tǒng)在接收端檢測(cè)到傳輸錯(cuò)誤并自動(dòng)告知發(fā)送方，請(qǐng)求發(fā)送方重發(fā)，稱為自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)，簡(jiǎn)稱反饋重傳。請(qǐng)求發(fā)送方重發(fā)，稱為自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)，簡(jiǎn)稱反饋重傳。2022-6-2843

23、該系統(tǒng)接收端在收到的信碼中檢測(cè)出錯(cuò)碼時(shí)，即設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā)，直到正確收到為止。 所謂檢測(cè)出錯(cuò)碼，是指在若干接收碼元中知道有一個(gè)或一些是錯(cuò)的，但不一定知道該錯(cuò)碼的準(zhǔn)確位置。 3種最流行的ARQ方式 停止 等待式ARQ 具有回拉功能的連續(xù)ARQ-拉后ARQ系統(tǒng) 具有選擇性重發(fā)功能的連續(xù)ARQ-選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng)2022-6-2844 停止等待ARQ系統(tǒng) 數(shù)據(jù)按分組發(fā)送。每發(fā)送一組數(shù)據(jù)后發(fā)送端等待接收端的確認(rèn)(ACK)答復(fù)，然后再發(fā)送下一組數(shù)據(jù)。 圖中的第3組接收數(shù)據(jù)有誤，接收端發(fā)回一個(gè)否認(rèn)(NAK)答復(fù)。這時(shí)，發(fā)送端將重發(fā)第3組數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)是工作在半雙工狀態(tài)，時(shí)間沒有得到充分利用，傳輸效率較低。

24、 接收碼組接收碼組ACKACKNAKACKACKNAKACKt1233455發(fā)送碼組發(fā)送碼組12334556t有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組2022-6-2845 拉后ARQ系統(tǒng) 發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)組，接收端對(duì)于每個(gè)接收到的數(shù)據(jù)組都發(fā)回確認(rèn)(ACK)或否認(rèn)(NAK)答復(fù)。 例如，圖中第5組接收數(shù)據(jù)有誤，則在發(fā)送端收到第5組接收的否認(rèn)答復(fù)后，從第5組開始重發(fā)數(shù)據(jù)組。 在這種系統(tǒng)中需要對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)組和答復(fù)進(jìn)行編號(hào)，以便識(shí)別。顯然，這種系統(tǒng)需要雙工信道 接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組910 1110 1112214365798576ACK1NAK5NAK9ACK5發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)

25、576952143679810 1110 11 12重發(fā)碼組重發(fā)碼組重發(fā)碼組重發(fā)碼組2022-6-2846 選擇重發(fā)ARQ系統(tǒng) 它只重發(fā)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)組，因此進(jìn)一步提高了傳輸效率。 具有選擇性重發(fā)功能的連續(xù)ARQ也需要全雙工連接，但它只要求錯(cuò)誤的消息重發(fā)，然后發(fā)射機(jī)從先前停止的地方繼續(xù)發(fā)送原序列而不重發(fā)已經(jīng)正確接收的消息。 接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組有錯(cuò)碼組9214365759810 11131412發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)995852143671011131412重發(fā)碼組重發(fā)碼組重發(fā)碼組重發(fā)碼組NAK9ACK1NAK5ACK5ACK92022-6-2847 ARQ的主要優(yōu)點(diǎn)：和前向糾錯(cuò)方法

26、相比 監(jiān)督碼元較少即能使誤碼率降到很低，即碼率較高； 檢錯(cuò)的計(jì)算復(fù)雜度較低； 檢錯(cuò)用的編碼方法和加性干擾的統(tǒng)計(jì)特性基本無(wú)關(guān)，能適應(yīng)不同特性的信道。 ARQ的主要缺點(diǎn)： 需要雙向信道來重發(fā)，不能用于單向信道，也不能用于一點(diǎn)到多點(diǎn)的通信系統(tǒng)。 因?yàn)橹匕l(fā)而使ARQ系統(tǒng)的傳輸效率降低。 在信道干擾嚴(yán)重時(shí)，可能發(fā)生因不斷反復(fù)重發(fā)而造成事實(shí)上的通信中斷。 在要求實(shí)時(shí)通信的場(chǎng)合，例如電話通信，往往不允許使用ARQ法。2022-6-2848 差錯(cuò)控制編碼：常稱為糾錯(cuò)編碼 監(jiān)督碼元：上述4種技術(shù)中除第3種外，都是在接收端識(shí)別有無(wú)錯(cuò)碼。所以在發(fā)送端需要在信息碼元序列中增加一些差錯(cuò)控制碼元，它們稱為監(jiān)督碼元。 不同

27、的編碼方法，有不同的檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力。 多余度：就是指增加的監(jiān)督碼元多少。例如，若編碼序列中平均每?jī)蓚€(gè)信息碼元就添加一個(gè)監(jiān)督碼元，則這種編碼的多余度為1/3。 編碼效率(簡(jiǎn)稱碼率) ：設(shè)編碼序列中信息碼元數(shù)量為k，總碼元數(shù)量為n，則比值k/n 就是碼率。 冗余度：監(jiān)督碼元數(shù)(n-k) 和信息碼元數(shù) k 之比。 理論上，差錯(cuò)控制以降低信息傳輸速率為代價(jià)換取提高傳輸可靠性。2022-6-2849糾錯(cuò)編碼的基本原理糾錯(cuò)編碼的基本原理簡(jiǎn)單例子：簡(jiǎn)單例子：3位二進(jìn)制碼組（位二進(jìn)制碼組（c1 c2 c3）,其中其中ci=0或或1。此碼組有。此碼組有8種不同的組合：種不同的組合：000 001 010 011

28、 100 101 110 111可分別代表不同的信息含義。若將可分別代表不同的信息含義。若將8種碼組都作為有用種碼組都作為有用碼組來使用，比如代表碼組來使用，比如代表8種天氣情況：種天氣情況：000（晴晴），），001（雷），（雷），010（雹），（雹），011（陰陰），），100（風(fēng)），（風(fēng)），101（云云），），110（雨雨），），111（雪）（雪）2022-6-2850任一碼組在傳輸中若發(fā)生一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)碼，則將變成任一碼組在傳輸中若發(fā)生一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)碼，則將變成另一信息碼組另一信息碼組這種編碼方法就不具有任何抗干擾能力：這種編碼方法就不具有任何抗干擾能力：但如果在但如果在8種碼組中，規(guī)定只準(zhǔn)使用其中種碼組中，規(guī)定只準(zhǔn)使用其中4種來傳輸信息，種來傳輸信息，比如，許用碼組為：比如，許用碼