差错控制技术

电信技术术语

近年来，对有效而可靠的数据传输的需要日益增长。数字信息交换、处理和存储用的大规模、高速数据网的出现更加剧了这一需要。在这些系统的设计中，要求将通信和计算机技术结合起来。设计者主要关心的是控制差错，以实现数据的可靠重现。

基本形式

反馈重传纠错

反馈重传纠错，Automatic Repeat for Request，简称ARQ。

a.等待重发ARQ系统

图1所示为ARQ系统原理图。

图1 ARQ原理框图

信源发出信息序列，至存储器和检错码编码器。检错码编码器把它编成可以检测错误的码，通过发射机发往信道。在传输的过程中受到噪声的干扰。接收机收到传输来的序列，送至译码器进行译码判决。如无错，则通过反馈控制通知信宿接收序列并经反馈信道把确认信号送至发送端，发送端抹去先前在存储器中的存储的序列，并发下一组信息；如发现错误，则由反馈控制器通知信宿拒收序列并经反馈信道向发送端发出重发指令，发送端收到重发指令，暂停发新信息，把存储器中所存储的原信息重发，直至接收端的译码器判决无错为止。

等待重发ARQ的主要缺点如下：

Ⅰ. 必须有一反馈信道。

Ⅱ. 只能进行一对一通信，不能用于点到多点的通信。

Ⅲ. 若信道干扰频繁，则系统经常处于重发消息状态，从而造成传送消息连惯性差。

Ⅳ. 系统两端必须密切配合，控制电路较复杂。

主要优点为：

Ⅰ. 只要求发送能检测错误的码，不管差错是离散的，还是成串的，只要能发现，就能纠正，而且译码设备相当简单。

Ⅱ. 适用于要求误码率很低的场合，如遥控。

b．退N步ARQ系统

等待重发ARQ系统要在确认已发送码组被对方正确接收后才能发下一个码组，等待时间太长。退N步ARQ系统，则是为了克服这一缺点而提出的一种方案。

退N步ARQ系统原理是：码组连续发送，不再等待接收端确认信号。由于一个码组的确认信号要经过一个传输往返延迟后才达接收端，此时，另N－1个码组已被传送，如果收到的是NAK而不是ACK，发送端要发送包括该N－1个码组(即使无错)的N个码组。

退N步ARQ的工作原理如图2所示(图中N=7)。

图2 退N(N=7)步ARQ

c．选择重传ARQ系统

退N步ARQ虽然有了很大改进，但在数据传输速率较高，往返延迟较大时，一旦有一个码组有错就要重发很多根本没错的码组。

选择重传ARQ系统，也是连续不断地发送信号。与退N步ARQ系统不同的是，当它收到NAK信号时，只重发有错误的那一码组。选择重传ARQ效率显然是最高的，但它要求的控制较为复杂，而且在发送端和接收端都要数据缓存器。图3给出了选择重传ARQ的工作原理。

图3选择重传ARQ

ARQ还有其他的方法，如混合发送形式，它是将等待发送和连续发送结合起来的一种方式。发送端连续发送多个码组后，再等待应答信号，以决定是重发还是连续发送新的码组。在ISO建议的高级数据链路控制规程(HDLC)和原CCITT X.25的建议就利用的是这一种形式。

前向纠错

前向纠错，Forward Error Correcting，简称FEC。

在前向纠错系统中，发送端要求发送能纠错的码。接收端的信道译码器能够检查出错误，并能自动纠错。因此前向纠错系统不需要反馈信道，并且可进行点到多点的广播式的通信。缺点是，译码设备复杂，所选择的纠错码必须与信道的干扰特性密切配合，而且，如果希望纠正较多错误，要求附加的校验码元也就多，从而降低了传输效率。

混合纠错

混合纠错，Hybrid Error Correcting ，简称HEC。

混合纠错方式是ARQ和FEC的结合。在这种系统中，发送端发送的码不仅能够发现错误，而且还具有一定的纠错能力。接收端的信道译码器在收到后，检查出错情况，如果在纠错能力之内，则自动纠正，否则通过反馈信道要求重发。这种系统的优点是避免了FEC复杂的译码设备和ARQ连续性差的缺点。但它需要反馈信道，不能进行1对N的通信。

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