• 海明码(转载)


    1.海明码的概念
      海明码是一种可以纠正一位差错的编码。它是利用在信息位为k位,增加r位冗余位,构成一个n=k+r位的码字,然后用r个监督关系式产生的r个校正因子来区分无错和在码字中的n个不同位置的一位错。它必需满足以下关系式:
      2^r>=n+1 或 2^r>=k+r+1
      海明码的编码效率为:
      R=k/(k+r)
      式中 k为信息位位数


      r为增加冗余位位数

    2.海明码的原理

        在数据中间加入几个校验码,将玛距均匀拉大,将数据的每个二进制位分配在几个奇偶校验组里,当某一位出错,会引起几个校验位的值发生变化。
        海明不等式:  
        校验码个数为K,2的K次幂个信息,1个信息用来指出“没有错误”,其余2K-1个指出错误发生在那一位,但也可能是校验位错误,故有N<=2的K次-1-K能被校验。
        海明码的编码规则:  
                1.每个校验位Ri被分配在海明码的第2的i次的位置上,  
                2.海明玛的每一位(Hi)是由多个/1个校验值进行校验的,被校验玛的  
                    位置玛是所有校验这位的校验位位置玛之和。
        一个例题:  
              4个数据位d0,d1,d2,d3,   3个校验位r0,r1,r2,对应的位置为:  
              d3   d2   d1   r2   d0   r1   r0   ======b7   b6   b5   b4   b3   b2   b1    
         
        校验位的取值,就是他所能校验的数据位的异或  
        b1为b3,b5,b7的异或,b2为b3,b6,b7       b4为b5,b6,b7 [/font]
      [font class="Apple-style-span" style="font-family: ����; font-size: 12px; line-height: normal; " id="bks_4dxtg15k"]
        海明玛传送到接受方后,将上三式的右边(b1,b2,b4)的逻辑表达式分别  
        异或上左边的值就得到了校验方程,如果上题采用偶校验  
        G1=b1   b3   b5   b7的异或  
        G2=b2   b3   b6   b7的异或  
        G3=b4   b5   b6   b7的异或
        若G1G2G3为001是第四位错  
        若为011是第六位错[/font]
      [font class="Apple-style-span" style="font-family: ����; font-size: 12px; line-height: normal;"]
      [/font]
      3.海明码的生成与接收
      特注:以下的+均代表异或
      方法一:
      1)海明码的生成。
      例1.已知:信息码为:"0010"。海明码的监督关系式为:
      S2=a2+a4+a5+a6
      S1=a1+a3+a5+a6
      S0=a0+a3+a4+a6
      求:海明码码字。
      解:1)由监督关系式知冗余码为a2a1a0。
      2)冗余码与信息码合成的海明码是:"0010a2a1a0"。
      设S2=S1=S0=0,由监督关系式得:
      异或运算:
      a2=a4+a5+a6=1
      a1=a3+a5+a6=0
      a0=a3+a4+a6=1
      因此,海明码码字为:"0010101"
      2)海明码的接收。
      例2.已知:海明码的监督关系式为:
      S2=a2+a4+a5+a6
      S1=a1+a3+a5+a6
      S0=a0+a3+a4+a6
      接收码字为:"0011101"(n=7)
      求:发送端的信息码。
      解:1)由海明码的监督关系式计算得S2S1S0=011。
      2)由监督关系式可构造出下面错码位置关系表:
      S2S1S0
      000
      001
      010
      100
      011
      101
      110
      111
      错码位置
      无错
      a0
      a1
      a2
      a3
      a4
      a5
      a6
      3)由S2S1S0=011查表得知错码位置是a3。
      4)纠错--对码字的a3位取反得正确码字:"0 0 1 0 1 0 1"
      5)把冗余码a2a1a0删除得发送端的信息码:"0010"
      方法二:(不用查表,方便编程)
      1)海明码的生成(顺序生成法)。
      例3.已知:信息码为:" 1 1 0 0 1 1 0 0 " (k=8)
      求:海明码码字。
      解:1)把冗余码A、B、C、…,顺序插入信息码中,得海明码
      码字:" A B 1 C 1 0 0 D 1 1 0 0 "
      码位: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
      其中A,B,C,D分别插于2的k次方位(k=0,1,2,3)。码位分别为1,2,4,8。
      2)冗余码A,B,C,D的线性码位是:(相当于监督关系式)
      A->1,3,5,7,9,11;
      B->2,3,6,7,10,11;
      C->4,5,6,7,12;(注 5=4+1;6=4+2;7=4+2+1;12=8+4)
      D->8,9,10,11,12。
      3)把线性码位的值的偶校验作为冗余码的值(设冗余码初值为0):
      A=∑(0,1,1,0,1,0)=1
      B=∑(0,1,0,0,1,0)=0
      C=∑(0,1,0,0,0) =1
      D=∑(0,1,1,0,0) =0
      4)海明码为:"1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0"
      2)海明码的接收。
      例4.已知:接收的码字为:"1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0"(k=8)
      求:发送端的信息码。
      解:1)设错误累加器(err)初值=0
      2)求出冗余码的偶校验和,并按码位累加到err中:
      A=∑(1,0,1,0,1,0)=1 err=err+20=1
      B=∑(0,0,0,0,1,0)=1 err=err+21=3
      C=∑(1,1,0,0,0) =0 err=err+0 =3
      D=∑(0,1,1,0,0) =0 err=err+0 =3
      由err≠0可知接收码字有错,
      3)码字的错误位置就是错误累加器(err)的值3。
      4)纠错--对码字的第3位值取反得正确码字:
      "1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0"
      5)把位于2的k次方位的冗余码删除得信息码:"1 1 0 0 1 1 0 0"

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