差错就是在通信接收端收到的数据与发送端实际发出的数据不一致的现象。为了保证通信系统的传输质量,降低误码率,要采取差错控制措施。差错控制是为防止由于各种因素引起的信息传输错误或将错误限制在所允许的范围内而采取的措施。
噪声有两大类:随机噪声和冲击噪声。随机噪声引起随机差错,冲击噪声引起突发差错。随机噪声是通信信道上固有的、持续存在的噪声,如线路本身电气特性随机产生的信号幅度、频率、相位的畸变和衰减,电气信号在线路上产生反射造成的回音效应,相邻线路之间的串扰等。冲击噪声是由外界某种原因突发产生的噪声,如大气中的闪电、电源开关的跳火、外界强电磁干扰、电源的波动等。
差错产生的原因主要是:信道频率特性不理想形成的码间串扰(乘性干扰)和系统中各种噪声引起的误码(加性干扰)。
数据从信源出发,经过通信信道,由于通信信道噪声的存在,在到达信宿时接收到的信号将是有效信号与噪声的叠加。
在接收端,需要对信号电平进行判断,如果噪声对信号的叠加使得对电平的判决出现错误,就会引起传输差错,如数字信号“0”被判成了“1”。因此,差错产生的根本原因是信道的噪声。
信道的噪声分为热噪声和冲击噪声两类。
热噪声引起的传输差错,称为随机差错,由它所引起的信号某位码元的差错是独立的,与前后码元无关,带有随机性,这类差错造成的危害较小。
冲击噪声引起的传输差错,称为突发差错。冲击噪声持续时间比数据传输中每比特的发送时间可能要长,导致相邻多个数据位出错呈突发性,引起突发差错的位长称为突发长度。
差错控制的主要目的是减少通信信道的传输错误,目前还不能做到检测和校正所有的错误。差错控制的方法是对发送的信息进行控制编码,即对需发送的信息位按照某种规则附加上一定的冗余位,构成一个码字后再发送;而在接收端对接收到的码字检查信息位和附加冗余位之间的关系,以确定信息位是否存在传输错误。
差错控制编码分为检错码与纠错码两种。
衡量编码性能好坏的参数是编码效率 R 。它定义为:有用信息位与传送的总码元位之比,即
式中 k ——码字中有用信息位数;
r ——编码时附加冗余位数;
n ——编码后的总位数。