差错控制

出处：按学科分类—交通运输 上海交通大学出版社《交通大辞典》第992页（1084字）

利用编码方法对数字通信信道的传输差错进行控制以提高通信可靠性的技术。包括差错检测、自动请求重发(ARQ)和前向纠错。检错是ARQ和纠错的前提，可通过检错码或纠错码本身来实现。检错码是将规定长度为L的信息序列根据一定的编码运算法则得到R个校验比特，形成L+R序列。若在传输中发生为数不超过规定比特差错，接收端将检测出该L+R序列不必属于某个约定的序列集合，判为传输出错。常用的检错方法有只采用1个校验位的奇偶校验和利用分组循环码的循环冗余校验(CRC)。前者简单，传输效率L／(L+R)较高，但不能检测偶数个传输误码；后者易于实现，并已有CRC的系列标准，因而得到广泛应用。由于检错码无法确定出错的具体位置，自然不具纠错能力。纠错编码得到的监督位与信息序列组合成发送序列，可使接收端通过解码，从出错的接收序列与规定集合中最相似序列对应位差异来判定具体的出错位置，实现纠错。衡量纠错码性能优劣的参数是纠错能力、传输效率和解码复杂性。常用的有分组码和网格码，前者的监督位只与本组信息位有关，后者则还与前面若干组信息有关。监督位与本组信息位呈线性运算关系的称为线性分组码，其中以编、解码较简单的循环码使用最广泛。常用的循环码有BCH码和RS码。线性网格码又称卷积码，其编码输出不仅决定于当前的输入，还取决于编码器所处的状态。状态数愈多，复杂性愈大，纠错能力也愈强。此外，对于突发差错还可在解码时利用比特交织的方法“化整为零”加以处理，以避免超出纠错能力。纠错码应综合考虑信道类型、误码率要求和解码复杂性来选择。ARQ检测发现有错后自动请求发方重发，直到该发送序列正确接收为止，这是通过简单的重发，以降低传信率为代价来换取可靠性。缺点是需反馈信道、较长的传输时延和发送序列的存储控制。ARQ有等待式、后退N步和选择重发三种类型。采用等待式ARQ发方需等收到收方的肯定或否定信号后方能采取下一步行动，效率较低。后退N步ARQ则可连续发送不需等待回执，但一旦收到关于某一帧的否定信号，在该帧之后已发出的N－1帧信号也视为无效，需要一并重发。其效率较等待方式高，但当传送时延较大时则N较大，效率较低。选择重发ARQ方式中可连续发送数据帧，当传输出错时，按NAK仅重发出错的帧。这就需要在接收端存储自出错帧之后的一帧起到该出错帧重传成功止所收到的全部数据，以保持送给用户数据的先后顺序。实现较复杂，但效率比前两类高。ARQ与前向纠错相结合的自适应差错控制方法，可兼具两种差错控制方法的优点，适用于在干扰较大的信道，如移动信道中传输数据。