差错控制基本形式：6.2.1解析

在实际的数字通信系统中利用检错和纠错的编码技术，进行差错控制的基本方式主要分为两类：

1）当收信端检测到传输的码字有错误以后，收信端译码器自动地纠正错误。

2）当收信端检测到传输的码字有错误以后，通过反馈信道发送一个应答信号，要求发信端重传收信端认为有错误的消息，从而达到纠正错误的目的。

如果进一步细化差错控制的方式，可以再分为图6.3所示的4种差错控制方式。其中，系统中标有阴影的方框部分具有纠错或检错功能。

图6.3 差错控制的基本方式

1.前向纠错方式

前向纠错（FEC）方式是发信端发送能够纠正传输错误的码。收信端收到这些码后，通过纠错译码器不仅能自动地发现错误，而且能自动地纠正在码字传输中产生的错误。

FEC方式的优点是不需要反馈信道，能进行一个用户对多个用户的广播通信，译码实时性较好，控制电路简单。

FEC方式的缺点是译码设备较复杂，所选用的纠错码必须与信道的干扰情况匹配，因而对信道的适应性较差；为了获得比较低的误码率，必须在最坏的信道条件下来设计纠错码，需要的冗余码元比检错码要多很多，编码效率低。

但是，由于FEC方式能广播，特别适用于军事通信，并且随着编码理论的发展和编译码成本的不断降低，在实际通信系统中已经得到广泛应用。例如在深空通信和卫星通信中，卷积码已经成为一个标准的技术。

2.重传反馈方式

应用重传反馈（ARQ）方式纠错的通信系统如图6.4所示。发信端发送能够发现（检测）传输错误的码。收信端收到这些码后，在译码器根据该码的编码规则，判决收到的接收序列有无错误产生，并通过反馈信道把判决结果用判决信号告诉发信端。发信端根据这些判决信号，把收信端认为有错的消息再次传送，直到收信端认为正确接收为止。

ARQ方式的主要优点是只需要少量的冗余码元（一般为总码元的5%～20%）就能获得极低的输出误码率；所使用的检错码基本上与信道的错误统计特性无关；对各种信道的不同错误特性，有一定的自适应能力。只要设计得好都能达到设计中所要求的误码率，这是ARQ方式的最大优点。ARQ检错译码器与FEC纠错译码器相比，其成本和复杂性均要低得多。(www.xing528.com)

ARQ方式的主要缺点是必须有反馈信道，不能用于单向传输系统，也难以用于广播系统，并且实现控制比较复杂；当信道干扰增大时，整个系统可能处在重传循环中，因而通信效率降低，在某些情况下甚至不能通信；由于反馈重传的随机性，收信端送给用户的数据信息也是随机到达的，不大适于实时传输系统。

图6.4 ARQ通信系统

3.混合差错控制

混合差错控制（HEC）方式是FEC与ARQ方式的结合。发信端发送有纠错和检错能力的码。收信端收到这些码后，检查错误情况。如果错误在码的纠错能力以内，则自动地进行纠正；如果信道的干扰很严重，错误超过该码的纠错能力，但能检测出来，则经反馈信道请求发信端重发该码。

HEC方式具有FEC与ARQ方式的优点，避免了FEC方式所需的复杂译码器及不能适应信道错误变化的缺点，还能克服ARQ方式信息连贯性差、有时通信效率低的缺点，因此这种方式特别适用于环路延时大的高速传输系统（如卫星通信）中。

4.信息反馈

信息反馈（IRQ）方式也称回程校验方式。收信端把收到的数据，原封不动地通过反馈信道送回到发信端。发信端比较发送数据与反馈数据，从而发现错误，并把出错的消息再次传送，直到发信端没有发现错误时为止。

IRQ方式的优点是不需要纠/检错编、译码器，控制设备和检错设备均比较简单。

IRQ方式的缺点是需要反馈信道，且数据在前向信道传输中无错，而在反馈信道中传输时产生错误，导致发信端误判收信端收到的数据有错而进行重发；当接收数据中某一码元由1错成0，而在反馈信道传输中恰巧该码元又由0错成1，使发信端发现不了错误，造成误码输出；发信端需要一定容量的存储器存储已发送的码组，环路延时越大、数据速率越高，需要的存储容量就越大。

IRQ方式仅适用于传输速率较低、数据信道错误率较低、有双向传输信道及控制简单的系统中。

另外，除以上的差错控制方式外，在某些领域（典型的是在语音、音乐、图像和视频等）有差错或损失的部分数据对人的主观感受上可能不太重要，此时可以根据已有数据的较强相关性，应用内插或外推技术，得到满足应用的输出数据。这就是差错隐藏技术方法，它可以最大限度地减少差错的影响。这种系统设计是使连续的采样错误不太可能发生，即使发生，结合有一定的额外检测能力的FEC方式码，使有错的采样可以由前面和后面采样通过内插得到补救。这表明，依赖于主观评价的数据系统可能适合采用差错隐藏技术。