Что такое ошибка?
Передаваемые данные могут быть повреждены во время связи. На него могут повлиять внешний шум или другие физические неисправности. В такой ситуации входные данные не могут совпадать с выходными данными. Это несоответствие известно как «Ошибка».
Ошибки данных могут привести к потере важных или безопасных данных. Большая часть передачи данных в цифровых системах будет осуществляться в виде «битовой передачи». Даже небольшое изменение может повлиять на производительность всей системы. В последовательности данных, если 1 изменяется на 0 или 0 меняется на 1, это называется «битовой ошибкой».
В этом руководстве по коду Хэмминга вы узнаете:
- Что такое ошибка?
- Типы ошибок
- Что такое обнаружение и исправление ошибок?
- Что такое код Хэмминга?
- История кода Хэмминга
- Применение кода Хемминга:
- Преимущества кода Хэмминга
- Недостатки кода Хэмминга
- Процесс кодирования сообщения с использованием кода Хэмминга
- Процесс расшифровки сообщения в коде Хэмминга
Типы ошибок
В основном есть три типа битовых ошибок, которые возникают при передаче данных от отправителя к получателю.
- Одноразрядные ошибки
- Множественные битовые ошибки
- Пакетные ошибки
Однобитовые ошибки
Изменение одного бита во всей последовательности данных известно как «ошибка одного бита». Однако появление однобитовой ошибки встречается не так часто. Более того, эта ошибка возникает только в параллельной системе связи, потому что данные передаются поразрядно в одной строке. Следовательно, больше шансов, что одна линия может быть шумной.
Множественные битовые ошибки
В последовательности данных, если есть изменение в двух или более битах последовательности данных от передатчика к приемнику, это известно как «множественные битовые ошибки».
Этот тип ошибки чаще всего возникает в сетях передачи данных как последовательного, так и параллельного типа.
Пакетные ошибки
Изменение набора битов в последовательности данных известно как «пакетная ошибка». Этот тип ошибки данных вычисляется от изменения первого бита до изменения последнего бита.
Что такое обнаружение и исправление ошибок?
В системе цифровой связи ошибка будет передаваться из одной системы связи в другую. Если эти ошибки не обнаружены и не исправлены, данные будут потеряны. Для эффективной связи системные данные должны передаваться с высокой точностью. Это будет сделано путем выявления ошибок и их исправления.
Обнаружение ошибок - это метод обнаружения ошибок, которые присутствуют в данных, передаваемых от передатчика к приемнику в системе передачи данных.
Здесь вы можете использовать коды избыточности, чтобы найти эти ошибки, добавляя к данным, когда они передаются из источника. Эти коды называются «кодами обнаружения ошибок».
Три типа кодов обнаружения ошибок:
- Проверка четности
- Циклический контроль избыточности (CRC)
- Продольная проверка избыточности (LRC)
Проверка четности:
- Это также известно как проверка на четность.
- Имеет рентабельный механизм обнаружения ошибок.
- В этом методе избыточный бит известен как бит четности. Он добавляется к каждой единице данных. Общее количество единиц в блоке должно стать четным, что называется битом четности.
Продольная проверка избыточности
В этом методе обнаружения ошибок блок битов организован в табличном формате. Метод LRC помогает вычислить бит четности для каждого столбца. Набор этой четности также отправляется вместе с исходными данными. Блок четности помогает проверить избыточность.
Циклическая проверка избыточности
Циклическая проверка избыточности - это последовательность резервирования, которая должна быть добавлена в конец устройства. Вот почему результирующая единица данных должна делиться на второе заранее заданное двоичное число.
В пункте назначения входящие данные необходимо разделить на одно и то же число. В случае отсутствия остатка, единица данных считается правильной и принимается. В противном случае это указывает на то, что блок данных поврежден при передаче, и, следовательно, он должен быть отклонен.
Что такое код Хэмминга?
Код Хэмминга - это лайнер-код, который полезен для обнаружения до двух немедленных битовых ошибок. Возможны однобитовые ошибки.
В коде Хэмминга источник кодирует сообщение, добавляя в него избыточные биты. Эти избыточные биты в основном вставляются и генерируются в определенных местах сообщения для выполнения процесса обнаружения и исправления ошибок.
История кода Хэмминга
- Код Хэмминга - это методика, созданная RWHamming для обнаружения ошибок.
- Код Хэмминга должен применяться к блокам данных любой длины и использует взаимосвязь между данными и битами избыточности.
- Он работал над проблемой метода исправления ошибок и разработал все более мощный массив алгоритмов, названный кодом Хэмминга.
- В 1950 году он опубликовал код Хэмминга, который сегодня широко используется в таких приложениях, как память ECC.
Применение кода Хэмминга
Вот несколько распространенных приложений использования кода Хемминга:
- Спутники
- Компьютерная память
- Модемы
- PlasmaCAM
- Открытые разъемы
- Экранирующий провод
- Встроенный процессор
Преимущества кода Хэмминга
- Метод кода Хэмминга эффективен в сетях, где потоки данных даны для однобитовых ошибок.
- Код Хэмминга не только обеспечивает обнаружение битовой ошибки, но также помогает вам сделать отступ в бит, содержащий ошибку, чтобы ее можно было исправить.
- Простота использования кодов Хэмминга делает их наиболее подходящими для использования в компьютерной памяти и исправления одиночных ошибок.
Недостатки кода Хэмминга
- Код обнаружения и исправления однобитовых ошибок. Однако, если обнаружена ошибка нескольких битов, то результатом может быть другой бит, который следует изменить правильно. Это может привести к дальнейшим ошибкам в данных.
- Алгоритм кода Хэмминга может решить только проблемы с отдельными битами.
Процесс кодирования сообщения с использованием кода Хэмминга
Процесс, используемый отправителем для кодирования сообщения, включает следующие три этапа:
- Расчет общего количества избыточных битов.
- Проверка положения избыточных битов.
- Наконец, вычисление значений этих избыточных битов.
Когда указанные выше избыточные биты встроены в сообщение, оно отправляется пользователю.
Шаг 1) Расчет общего количества избыточных битов.
Предположим, что сообщение содержит:
- n - количество бит данных
- p - количество избыточных битов, которые добавляются к нему, чтобы np мог указывать не менее (n + p + 1) различных состояний.
Здесь (n + p) обозначает местоположение ошибки в каждой из (n + p) битовых позиций, а одно дополнительное состояние указывает на отсутствие ошибки. Поскольку p битов может указывать на 2 p состояния, 2 p должно быть по крайней мере равным (n + p + 1).
Шаг 2) Установите избыточные биты в правильное положение.
Резервные биты p должны быть размещены в позициях битов степеней 2. Например, 1, 2, 4, 8, 16 и т. Д. Они обозначаются как p 1 (в позиции 1), p 2 (в позиции 2). , п 3 (на позиции 4) и т. д.
Шаг 3) Расчет значений избыточного бита.
Избыточные биты должны быть битами четности, чтобы количество единиц было четным или нечетным.
Два типа паритета -
- Уравнивание общего числа битов в сообщении называется четностью.
- Общее количество битов в сообщении, сделанное нечетным, называется нечетной четностью.
Здесь весь избыточный бит p1 должен рассчитываться как четность. Он должен охватывать все битовые позиции, двоичное представление которых должно включать 1 в 1-й позиции, за исключением позиции p1.
P1 - это бит четности для всех битов данных в позициях, двоичное представление которых включает 1 в менее важной позиции, не включая 1 Like (3, 5, 7, 9,
…. )P2 - это бит четности для всех битов данных в позициях, двоичное представление которых включает 1 в позиции 2 справа, не включая 2 Like (3, 6, 7, 10, 11,
…)P3 - это бит четности для каждого бита в позициях, двоичное представление которых включает 1 в позиции 3 справа, не включая 4 Like (5-7, 12-15,
…)Процесс расшифровки сообщения в коде Хэмминга
Получатель получает входящие сообщения, которые требуют выполнения перерасчетов для поиска и исправления ошибок.
Процесс пересчета состоит из следующих этапов:
- Подсчет количества избыточных битов.
- Правильное расположение всех избыточных битов.
- Проверка четности
Шаг 1) Подсчет количества избыточных битов
Вы можете использовать ту же формулу для кодирования, количество избыточных битов
2 р ≥ п + р + 1
Здесь количество битов данных, а p - количество избыточных битов.
Шаг 2) Правильная установка всех избыточных битов
Здесь p - избыточный бит, который находится в позициях битов степеней 2, например, 1, 2, 4, 8 и т. Д.
Шаг 3) Проверка четности
Биты четности необходимо рассчитывать на основе битов данных и избыточных битов.
p1 = четность (1, 3, 5, 7, 9, 11
…)p2 = четность (2, 3, 6, 7, 10, 11
…)p3 = четность (4-7, 12-15, 20-23
…)Резюме
- Передаваемые данные могут быть повреждены во время связи
- Три типа битовых ошибок: 1) одиночные битовые ошибки 2) множественные битовые ошибки 3) пакетные битовые ошибки.
- Изменение одного бита во всей последовательности данных известно как «ошибка одного бита».
- В последовательности данных, если есть изменение в двух или более битах последовательности данных от передатчика к приемнику, это известно как «множественные битовые ошибки».
- Изменение набора битов в последовательности данных известно как «пакетная ошибка».
- Обнаружение ошибок - это метод обнаружения ошибок, которые присутствуют в данных, передаваемых от передатчика к приемнику в системе передачи данных.
- Три типа кодов обнаружения ошибок: 1) Проверка четности 2) Циклическая проверка избыточности (CRC) 3) Продольная проверка избыточности (LRC)
- Код Хэмминга - это лайнер-код, который полезен для обнаружения до двух немедленных битовых ошибок. Возможны однобитовые ошибки.
- Код Хэмминга - это методика, созданная RWHamming для обнаружения ошибок.
- Распространенными приложениями использования кода Хемминга являются спутниковая компьютерная память, модемы, встроенный процессор и т. Д.
- Самое большое преимущество метода кода Хэмминга заключается в том, что он эффективен в сетях, где потоки данных предназначены для однобитовых ошибок.
- Самый большой недостаток метода кода Хэмминга заключается в том, что он может решать только проблемы с отдельными битами.
- Мы можем выполнить процесс шифрования и декодирования сообщения с помощью кода Хэмминга.