CRC编码和海明码
  9illEWw2uxUh 2023年11月02日 49 0

循环冗余校验( CRC)

原理:

利用CRC码检错的过程,在发送端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生一个校验用的r位监督码(CRC码),附在原始信息后边,构成一个新的二进制码序列数共k+r位,然后发送出去。在接收端,根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行检验,以确定传送中是否出错。这个规则,在差错控制理论中称为“生成多项式”。

运算:

这里的除是指“模2除法”

过程:

到达接收端后,把接收到的新帧除以选定的除数

因为在发送端发送数据帧之前加了一个数,做了“去余”处理,所以结果应该没有余数;如果有余数,代表出现错误

模2除法:在求余数时用模2减

例子:

CRC编码和海明码_校验码

CRC码的编码步骤

1.先求这个式子的r的最大值

CRC编码和海明码_多项式_02

2.然后找到G(X) [这个好像是直接查就行了]多项式除数转换:

CRC编码和海明码_校验码_03

3.然后在有效信息后面补r个0

4.案例如图

CRC编码和海明码_数据_04

这个时候把之前的3个0替换成010就好了 这时候,1100010就是crc编码

注意:余数的位数只能比除数得位数少一位,否则前面补零;FSC规定最高位最低位必须为1

计算题:

1.(搜狗百科例题) 被校验的数据M(x)=1000,选择生成多项式为G(x)=x3+x+1,问,循环冗余校验码时多少?答:G(x)=x3+x+1对应二进制数为1011;四位 得余数:1000000 B 除 1011B–>余数得101B,即校验码为101B; (B代表二进制) 所以循环冗余校验码为:1000101B (验证:1000101B 除 1011B–> 余数 = 0)

  1. 假设CRC生成多项式为G(X)=X4+X3+1,求二进制序列10110011得CRC校验码?答:G(X)=X4+X3+1对应二进制数为11001 101100110000B 除 11001B 得余数 0100B 所以:101100110100B
  2. (牛客网)要发送的数据为11001001,采用CRC的生成多项式是P(X)=X3+X+1,则应添加在数据后面的余数为?答:1011;11001001000B除1011B余数得001B

海明码的编码和校验方法

海明码简介

海明码是由Richard Hanming于1950年提出的,能发现两位错误,纠正一位错误

海明码的码组长度需要符合:2^r – 1 (r代表校验位个数)

CRC编码和海明码_多项式_05

为什么是这个公式呢?因为:只有这样才能保证校验位足够覆盖整个需要校验的码组。需要符合:2^r – 1 (r代表校验位个数)

海明码的计算

设欲检测的二进制代码为n位,为使其具有纠错能力,需要添加k位检测位,组成n+k位的代码。为了能准确对错误定位以及指出代码没错,新添加的检测位数k应满足:2k ≥ n+k+1 由此关系可求得不同代码长度n所需要检测位的位数k。

海明码的编码规则如下:

设k个校验位为Pk,Pk-1,·····,P1, n个数据位为 Dn-1,Dn-2,·····,D1,D0,对应的海明码为Hn+k,Hn+k-1,······,H1,那么 (1)Pi在海明码的第2i-1位置,比如P1,21-1=1,所以在H1的位置。 (2)海明码中的任何一位都是由若干个校验位来校验的。其对应关系如下:被校验的海明位的下标等于所有参与校验该为的校验位的下标之和,而校验位由自身校验。比如H12,下标为12,等于8+4,所以是海明码的第8、第4位校验位来检测的。

举例 对于8位的数据位,进行海明校验需要4个校验位(2k ≥ n+k+1,24 ≥ 8+4+1)。令数据位为D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,校验位为P4,P3,P2,P1,形成的海明码为H12,H11,····,H1,则编码过程如下: (1)确定D与P在海明码中的位置

CRC编码和海明码_数据_06

(2)计算校验位

这里主要讲一种简易的计算校验位的方法: 第一个校验位P1是位于H1的位置,它检验的位置是H1,H3,H5,H7,H9,H11,也就是读一位,隔一位,··· 第二个校验位P2是位于H2的位置,它检验的位置是H2,H3,H6,H7,H10,H11,也就是读两位,隔两位,··· 第三个校验位P3是位于H4的位置,它检验的位置是H4,H5,H6,H7,H12,也就是读四位,隔四位,··· 第四个校验位P4是位于H8的位置,它检验的位置是H8,H9,H10,H11,H12,也就是读八位,隔八位,··· 以此类推,就可以轻易得知,第n位校验位校验的海明位是,从自身开始,读2n-1位,隔2n-1位,·····,直到读到尽头。

知道校验位后 ,对校验位对应的数据进行异或运算(默认是偶校验),即 P1=D0⊕D1⊕D3⊕D4⊕D6P2=D0⊕D2⊕D3⊕D5⊕D6P3=D1⊕D2⊕D3⊕D7P4=D4⊕D5⊕D6⊕D7

若采用奇校验,则将各校验位的偶校验值取反即可。

(3)检验错误。对使用海明码的数据进行校验差错检测很简单,根据上面的方法,我们可以很轻易得知每个校验位负责检测的海明位,只要对其进行异或运算即可。 G4=P4⊕D4⊕D5⊕D6⊕D7G3=P3=D1⊕D2⊕D3⊕D7G2=D2⊕D2⊕D3⊕D5⊕D6G1=D1⊕D1⊕D3⊕D4⊕D6

若采用偶校验,则G4G3G2G1全为0是表示数据没有错误,奇校验应全为1,否则即出现了错误。当发生错误时,将G4G3G2G1的值转化为十进制即可知道发生错误的位置,如G4G3G2G1=0110,即表示H6这个位置的数据发生了错误,只要将其取反即可纠正。

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最后一次编辑于 2023年11月08日 0

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