PLC数据传输中的差错控制与检错码基本概念

    数据通信系统的基本任务是高效无差错传输和处理数据信息。数据通信系统的各个组成部分都存在着差错的可能性，由于通信设备部分可以达到较高的可靠性，因此一般认为数据通信的差错主要来自于数据传输信道。数据信号经过远距离的传输往往会受到干扰，致使接收到的数据信号可能出现差错，引起数据信号序列的错误。    在实际系统中，随机性的错误和突发性的错误通常是同时存在的，需要进行差错控制，在进行差错控制中就需要用到检错码。    差错的控制方式和检错码都有多种，可以根据实际需要进行选择。以下简单介绍几种差错控制方法及常用的检错码。    1．差错控制方法    所谓差错控制是指对传输的数据信号进行检测错误和纠正错误。实际情况中常用的差错控制主要是对拟发送的信号附加冗余码，接收端对接收到的信号序列进行差错检测，判决有无错码，主要的纠错方式如下。    · 自动检错重传(ARQ)：发送端按编码规则对拟发送的信号附加冗余码后再发送出去，接收端对接收到的信号序列进行差错检测，判决有无错码，并通过反馈信道把判决结果送回到发送端。若判决有错码，发送端就重新发送原来的数据，直到接收端认为无错为止；若判决为无错码，发送端就可以继续传送下一个新的数据。    ·前向纠错(FEC)：发送端按照一定的编码规则对拟发送的信号码元附加冗余码，构成纠错码。接收端将附加冗余码元按照一定的译码规则进行变换，检测信号中有无错码，若有错，自动确定错码位置，并加以纠正。该方式物理实现简单无需反馈信道，适用于实时通信系统，但译码器一般比较复杂。    ·混合纠错(HEC)：是前向纠错与自动检错重传两种方式的综合。发送端发送具有检测和纠错能力的码元，接收端对所接收的码组中的差错个数在纠错的能力范围之内，能够自动进行纠错，否则接收端将通过反馈信道要求发送端重新发送该信息。混合纠错方式综合了ARQ和FEC的优点，却未能克服它们各自的缺点，因而在实际应用中受到了一定的限制。    2．奇偶校验码    奇偶校验是以字符为单位的校验方法。一个字符一般由8位组成，低7位是信息字符的ASCII代码，最高位是奇偶校验位，该位可以是1或者0。其原则是：使整个编码中“1”的个数为奇数或偶数，若“1”的个数为奇数就称为“奇校验”，若“1”的个数为偶数的就称为“偶校验”。    奇偶校验的原理是：若采用奇校验，在发送端发送一个字符编码（含有校验码）中，“1”的个数一定为奇数，在接收端对“1”的个数进行统计，如果统计的结果“1”的个数是偶数，就意味着在传输的过程中有一位发生了差错。显然，若发生了奇数个差错接收端都可以发现，但若发生了偶数个差错接收端就无法查出。    由于奇偶校验码只需附加一位奇偶校验位编码，实现简单，效率较高，因而得到广泛的应用。    3．循环冗余校验码(CRC)    对于一个由“0”和“l”组成的二进制码原序列，都可以一个二进制多项式来表示，例如：1101001可以表示成1*X6+1*X5+0*X4+1*X3+0*X2+0*X1+1*X0。一般地说，n位二进制码原序列可以用（n-1）阶多项式表示。由于多项式间的运算是其对应系数按模2进行运算，所以两个二进制多项式相减就等于两个二进制多项式相加。    采用CRC码时，通常在信息长度为k位的二进制序列之后，附加上r位监督位，组成一个码长为n的循环码，其中r=n-k。每个循环码都可以有它自己的生成多项式g(x)，并规定生成多项式g(x)的最高位和最低位的系数必须为1，由于任意一个循环码的码字c(x)都是生成多项式的倍式，因此c(x)被g(x)除后余式必为零。    利用上述原理就可以进行循环码的编码，即从信息多项式m(x)求得循环码的码字c(x)，编码步骤如下。    ·将信息多项式m(x)乘以Xn-k。    ·将Xn-km(x)除以生成多项式g(x)，得佘式f(x)。    ·循环码的码字C(x)=Xn-km(x)+r(x)。    采用CRC码时，发送方和接收方事先约定同一个生成多项式g(x)，发送方在发送信息的同时，进行循环码的编码，接收方对接收的CRC码，用g(x)除，余数应为零。若不为零，则表示数据传输有错。