差错控制编码：基本方法与措施

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：差错控制编码的基本方法是：在发送端，给要传送的信息序列按照事先约定好的规律增加一些码元，称之为监督码元。不同的差错控制编码也要与相应的差错控制方式配合使用。常用的差错控制方式通常有三种：前向差错控制、检错重发以及使用FEC和ARQ技术的混合方式。所以连续ARQ重发时要将错误分组及其以后的分组全部重发。比如一种纠错编码能纠正一个码字内的两位错，检出三位错。

差错控制编码的基本方法是：在发送端，给要传送的信息序列按照事先约定好的规律增加一些码元，称之为监督码元。应使信息序列与监督码元之间具有某种关系，如果数字信号在传输的过程发生了错误，则信息序列与监督码元之间的关系被破坏，根据破坏的情况，就可以发现错误或纠正错误。有些编码方式只能发现错误，有些编码方式不仅能够发现错误，而且还能纠正错误。

对于不同类型的信道，要采用不同的差错控制方式。不同的差错控制编码也要与相应的差错控制方式配合使用。常用的差错控制方式通常有三种：前向差错控制（FEC）、检错重发（ARQ）以及使用FEC和ARQ技术的混合方式（HEC）。

1.FEC方式

FEC方式即采用前向纠错的差错控制方式。发送端发出的码字不仅能够发现错误，而且能够纠正错误。在接收端译码后，若没有错误则直接输出。若有错误，则在接收端自动纠正后，再输出。这种方法不需要反向信道，实时性好，传输效率高，但纠错编译码方法复杂，所需设备较复杂。

2.ARQ方式

ARQ方式又称检错重发或自动请求重发方式，其系统组成如图4-1所示。发端发送出码字经过传输，到接收端译码后，如果没有发现错误，则输出。如果发现错误，则自动请求发端重发，直到正确接收到码字为止。可见，自动请求重发方式需要双向信道：一个是信息流动的正向信道，另一个是传送请求重发指令的反向信道。自动请求重发方式发出的码字只需能够发现错误即可，所以需要的监督码元很少。这种方式对各种信道都能进行检测，并且解码电路很简单。但是自动请求重发方式需要双向信道，所以不能用于单向信道系统和网络的广播系统。当干扰很大时，由于不断有错码，需要不断重发，会使通信效率降低，甚至不能通信，使系统出现死锁。因重发时会产生延迟，所以重发不适合严格的实时系统。

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图4-1　ARQ系统组成(https://www.chuimin.cn)

常用的自动请求重发系统有三种类型：停止等待ARQ、连续ARQ、选择重发ARQ。

（1）停止等待ARQ。停止等待ARQ是最简单的ARQ系统，也称为空闲RQ （idle RQ）。这种系统每发送一个分组就停止发送，等待接收端的应答信号。收到接收端的确认应答后，再发送下一个分组。如果收到的是否认应答，则重发原分组。

停止等待ARQ操作简单，所需缓冲器容量小。但是在等待应答时花费了时间，却没有传输数据，所以传输效率很低。停止等待ARQ不适合在高速传输系统中，也不适合于信号往返延迟较大的场合。

（2）连续ARQ。连续ARQ工作在全双工方式，需要有一定的缓冲器容量。这种系统两端同时发送信息，发端连续发送数据，并接收应答信号，收端连续接收数据并发送应答信号。发送的每个分组可以分配一个顺序号。如果发端收到的都是确认应答，则发端按顺序号连续发送分组。如果发端收到了否认应答，则发端取出否认应答所含的序号，并返回至收端希望收到的分组的顺序号，从该顺序号开始，按顺序连续发送分组。所以连续ARQ重发时要将错误分组及其以后的分组全部重发。

连续ARQ在信道好、误码率低时传输效率很高。但在信道差、误码率高、信号往返延迟较大时，其传输效率低，不宜使用。

（3）选择重发ARQ。选择重发ARQ是由连续ARQ发展而来的，工作在全双工方式，需要有较大缓冲器容量。其工作过程类似于连续ARQ。但在发送端重发时，不是将错误分组及其以后分组全部重发，而是仅重发出错的分组。这样就要求对分组的顺序进行管理，需要复杂的控制和大容量的缓冲器，增加了系统的复杂程度。但与其他ARQ系统相比，选择重发ARQ在信道差、误码高时性能较好。

3.HEC方式

HEC方式即混合纠错检错方式，它是将FEC方式和ARQ结合起来使用。一般的纠错编码能够检错和纠错的位数都是很有限。比如一种纠错编码能纠正一个码字内的两位错，检出三位错。当码组中出现两位以下错码时，它能自动纠正错码。当码组中出现两位以上错码时，它不能自动纠正。所以在传输错码较少时，采用FEC方式，自动纠正错码。在错码较多时，采用ARQ方式自动请求重发。这种方式综合了FEC和ARQ方式的优点，既有利于提高通信的可靠性，又有利于提高系统的传输效率。

差错控制编码：基本方法与措施

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