1.海明碼的概念
海明碼是一種可以糾正一位差錯的編碼。它是利用在信息位為k位,增加r位冗余位,構成一個n=k+r位的碼字,然后用r個監督關系式產生的r個校正因子來區分無錯和在碼字中的n個不同位置的一位錯。它必需滿足以下關系式:
2r>=n+1 或 2r>=k+r+1
海明碼的編碼效率為:
R=k/(k+r)
式中 k為信息位位數
r為增加冗余位位數
2.海明碼的生成與接收
方法一:(按教科書)
1)海明碼的生成。
例1.已知:信息碼為:"0010"。海明碼的監督關系式為:
S2=a2+a4+a5+a6
S1=a1+a3+a5+a6
S0=a0+a3+a4+a6
求:海明碼碼字。
解:1)由監督關系式知冗余碼為a2a1a0。
2)冗余碼與信息碼合成的海明碼是:"0010a2a1a0"。
設S2=S1=S0=0,由監督關系式得:
a2=a4+a5+a6=1
a1=a3+a5+a6=0
a0=a3+a4+a6=1
因此,海明碼碼字為:"0010101"
2)海明碼的接收。
例2.已知:海明碼的監督關系式為:
S2=a2+a4+a5+a6
S1=a1+a3+a5+a6
S0=a0+a3+a4+a6
接收碼字為:"0011101"(n=7)
求:發送端的信息碼。
解:1)由海明碼的監督關系式計算得S2S1S0=011。
2)由監督關系式可構造出下面錯碼位置關系表:
S2S1S0 | 000 | 001 | 010 | 100 | 011 | 101 | 110 | 111 |
錯碼位置 | 無錯 | a0 | a1 | a2 | a3 | a4 | a5 | a6 |
3)由S2S1S0=011查表得知錯碼位置是a3。
4)糾錯--對碼字的a3位取反得正確碼字:"0 0 1 0 1 0 1"
5)把冗余碼a2a1a0刪除得發送端的信息碼:"0010"
方法二:(不用查表,方便編程)
1)海明碼的生成(順序生成法)。
例3.已知:信息碼為:" 1 1 0 0 1 1 0 0 " (k=8)
求:海明碼碼字。
解:1)把冗余碼A、B、C、…,順序插入信息碼中,得海明碼
碼字:" A B 1 C 1 0 0 D 1 1 0 0 "
碼位: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
其中A,B,C,D分別插于2k位(k=0,1,2,3)。碼位分別為1,2,4,8。
2)冗余碼A,B,C,D的線性碼位是:(相當于監督關系式)
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)把線性碼位的值的偶校驗作為冗余碼的值(設冗余碼初值為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)海明碼為:"1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0"
2)海明碼的接收。
例4.已知:接收的碼字為:"1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0"(k=8)
求:發送端的信息碼。
解:1)設錯誤累加器(err)初值=0
2)求出冗余碼的偶校驗和,并按碼位累加到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可知接收碼字有錯,
3)碼字的錯誤位置就是錯誤累加器(err)的值3。
4)糾錯--對碼字的第3位值取反得正確碼字:
"1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0"
5)把位于2k位的冗余碼刪除得信息碼:"1 1 0 0 1 1 0 0"
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