海明碼校驗原理

2021-05-23 06:23:34 字數 2144 閱讀 5115

①海明校驗的基本思想

將有效資訊按某種規律分成若干組,每組安排乙個校驗位,做奇偶測試,就能提供多位檢錯資訊,以指出最大可能是哪位出錯,從而將其糾正。實質上,海明校驗是一種多重校驗。

②海明校驗的特點

它不僅具有檢測錯誤的能力,同時還具有給出錯誤所在準確位置的能力。

一.校驗位的位數 校驗位的位數與有效資訊的長度有關

設:n--為校驗碼的位數 k--是有效資訊位 r--校驗位(分成r組作奇偶校驗,能產生r位檢錯資訊)

海明碼應滿足 n=k+r≤2r-1 若r=3 則n=k+r≤7 所以k≤4

二.分組原則`

在海明碼中, 位號數(1、2、3、……、n)為2的權值的那些位,即:

1(20)、2(21)、4(22)、8(23)、…2r-1位,作為奇偶校驗位

並記作: p1、p2、p3 、p4、…pr,餘下各位則為有效資訊位。

例如: n=11 k=7 r=4 相應海明碼可示意為

位號   1  2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

p佔位 p1 p2 × p3 × × × p4   ×   ×   ×

其中×均為有效資訊,海明碼中的每一位分別被p1p2p3p4… pr 中的一至若干位所校驗,其規律是:

第i位由校驗位位號之和等於i的那些校驗位所校驗

如:海明碼的位號為3,它被p1p2(位號分別為1,2)所校驗

海明碼的位號為5,它被p1p3(位號分別為1,4)所校驗

歸併起來: 形成了4個小組,每個小組乙個校驗位,校驗位的取值,仍採用奇偶校驗方式確定。 

如表 2·6 、表2·7所示:

三.編碼、查錯、糾錯原理

以4位有效資訊(b1、b2、b3、b4)和3位校驗位(p1、p2、p3)為例: k=4 r=3

海明序號 1   2   3   4   5   6   7

海明碼     p1 p2 b1 p3 b2 b3 b4

根據表2-8可以看到

(1)每個小組只有一位校驗位,第一組是p1、第二組是p2、第三組是p3。

(2)每個校驗位校驗著它本身和它後面的一些確定位。  

1.編碼原理(採用偶校驗)

1)若有效資訊b1b2b3b4=1011 先將它們分別填入第3、5、6、7位

2)再分組進行奇偶統計,分別填入校驗位p1、p2、p3的值

如:第一組有:p1b1b2b4 因b1b2b4含偶數個1,故p1應取值為0

第二組有:p2b1b3b4 因b1b3b4含奇數個1,故p2應取值為1

第三組有:p3b2b3b4 因b2b3b4含偶數個1,故p3應取值為0

海明編碼為:p1p2b1p3b2b3b4=0110011

2.查錯與糾錯

因為分三組校驗,每組產生一位檢錯資訊、3組共3位檢錯資訊,便構成乙個指誤字,上例指誤字由g1g2g3組成。

其中:g3=p3⊕b2⊕b3⊕b4              p3b2b3b4=0011

g2=p2⊕b1⊕b3⊕b4             p2b1b3b4=1111

g1=p1⊕b1⊕b2⊕b4            p1b1b2b4=0101

採用偶校驗,在沒有出錯情況下g1g2g3=000。由於在分組時,就確定了每一位參加校驗的組別,所以指誤字能準確地指出錯誤所在位。

如:若第3位b1出錯,由於b1參加了第一組和第二組的校驗,必然破壞了第一組和第二組的偶性,從而使g1和g2為1。 因為b1未參加第三組校驗,故g3=0,所以構成的指誤字g3g2g1=011它指出第3位出錯。

反之:若g3g2g1=111 則說明海明碼第7位b4出錯。因為只有第7位b4參加了3個小組的校驗,破壞了三個小組的偶性。

假定:源部件傳送海明碼為:0110011 接收端接收海明碼為:0110011

則: 三個小組都滿足偶校驗要求,這時g3g2g1=000,表明收到資訊正確,可以從中提出有效資訊1011參與運算處理。

糾錯:若接收端收到的海明碼為0110111,分組檢測後指誤字g3g2g1=101,它指出第5位出錯,則只須將第5位變反,就可還原成正確的數碼0110011。

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