V digitalnih sistemih se preneseni podatki za komunikacijo se lahko poškoduje zaradi zunanjega hrupa in drugih fizičnih napak. Če se poslani podatki ne ujemajo z danimi vhodnimi podatki, se to imenuje 'napaka'. Napake v podatkih lahko izbrišejo ključne podatke v digitalnih sistemih. Prenos podatkov bo v digitalnih sistemih v obliki bitov (0 in 1). Če se kdo od bitov spremeni, lahko to vpliva na celotno delovanje sistema. Če se bit '1' spremeni v bit '0' ali obratno, se to imenuje bitna napaka. Obstajajo različni vrste napak na primer enobitne napake, večkratne napake in napake porušitve. V tem članku razpravljamo o odpravljanju in odkrivanju napak ter kleščanju kode.
Kaj je odkrivanje in odpravljanje napak?
Pri digitalni komunikaciji se podatki izgubijo, če pride do napake pri prenosu informacij iz enega sistema / omrežja v drugega sistema / omrežja. Pomembno je torej najti in popraviti napake. Neka napaka zaznavanje in metode popravljanja se uporabljajo za odkrivanje in odpravljanje napak za učinkovito komunikacijo. Če uporabimo te metode, lahko podatke prenesemo z večjo natančnostjo.
Zaznavanje napak je opredeljeno kot metoda, ki se uporablja za odkrivanje napak, ki se prenašajo od oddajnika / pošiljatelja do sprejemnika v digitalnih sistemih. Za iskanje napak se podatkom med prenosom dodajo odvečne kode. Te se imenujejo kode za odkrivanje napak.
Popravek napak je popravek podatkov, ki se prenašajo z oddajnika na sprejemnik. Popravek napak lahko izvedemo v dveh vrstah.
Popravek napake nazaj
Pri tej vrsti popravljanja napak sprejemnik od pošiljatelja zahteva, da znova pošlje podatke, če sprejemnik zazna napako.
Popravek napake naprej
če podatki, ki jih prejme sprejemnik, najdejo napako, potem izvede kode za odpravo napak, da samodejno popravi in obnovi podatke.
Če je „m“ št. Podatkovnih bitov in „r“ št. Odvečnih bitov, bo kombinacija informacij 2r.
2r> = m + r + 1
Vrste kod za odkrivanje napak
Napake v prejetih podatkih je mogoče zaznati z uporabo 3 vrst kod za odkrivanje napak. To so preverjanje paritete, preverjanje ciklične redundance (CRC) in preverjanje vzdolžne redundancije.
Preverjanje paritete
Doda se odvečni bit, imenovan paritetni bit, da postane število bitov sodo ali liho v primeru parne parnosti ali lihe parnosti. Sprejemnik šteje število bitov (1) v okviru, da doda bit parnosti. To se imenuje preverjanje paritete. Če je številka 1 v okviru enaka, se uporabi enakomerna parnost z dodajanjem bita „1“ z ničlo. Podobno je od št. 1 neparno, potem se neparna parnost uporabi tako, da se doda bit z vrednostjo „1“.
odkrivanje napak
Zato se uporablja za zagotovitev, da okvir / datum, ki ga sprejemnik prejme od vira, ni poškodovan. Pri tej vrsti zaznavanja napak mora biti številka 1 enaka v sprejetem okviru. Med vsemi vrstami odkrivanja napak je zelo cenejši.
Preverjanje vzdolžne odvečnosti (LRC)
ko je nabor / blok bitov organiziran, potem lahko z metodo LRC preverimo bit parnosti v vsakem okviru. Pomaga poslati niz paritetnih bitov skupaj z izvirnimi podatki in preveriti redundanco.
Preverjanje ciklične odvečnosti
njegov tip se uporablja za zaznavanje podatkov / okvira, prejetih iz vira, veljaven ali ne. Vključuje v binarno delitev podatkov, ki jih je treba poslati, in uporablja polinome (za ustvarjanje delitelja). Prej prenos , pošiljatelj izvede operacijo delitve na podatkih / bitih / okviru za izračun preostalega.
preverjanje ciklične redundance
Med prenosom dejanskih podatkov od pošiljatelja doda preostanek na koncu dejanskih podatkov. Kombinacija dejanskih podatkov in preostalih se imenuje kodna beseda. Podatki se prenašajo v obliki kodnih besed. V tem postopku, če so podatki poškodovani, jih bo sprejemnik zavrnil, sicer bodo sprejeti.
Kaj je Hammingov zakonik?
Hammingova koda je definirana kot linearna koda, ki se uporablja v procesu odkrivanja napak do 2-vmesnih napak. Prav tako lahko zazna enobitne napake. Pri tej metodi pošiljatelj doda podatke / sporočilo odvečnim bitom za kodiranje podatkov. Za odkrivanje in odpravljanje napak se ti odvečni biti dodajo v določene položaje za postopek popravljanja napak.
Hamming-koda
Zgodovina Hammingovih kod
Leta 1950 je Richard W. Hamming izumil Hammingove kode za odkrivanje in odpravljanje napak v podatkih. Po razvoju računalnikov z večjo zanesljivostjo je uvedel Hamming kode za 1-napake, ki popravljajo napake, kasneje pa je razširil do 2-napake. Hammingove kode se ustvarijo, ker preverjanje paritete ne more zaznati in popraviti napak v podatkih. Hammingove kode se vstavijo v katero koli blokovno dolžino podatkov med dejanskimi podatki in bitoma redundance. Razvil je vrsto algoritmov za delo na problemih metod odpravljanja napak in te kode se pogosto uporabljajo v pomnilniku ECC.
Postopek kodiranja sporočila s Hammingovo kodo
Postopek kodiranja sporočila s pomočjo kode Hamming-a pošiljatelja vključuje tri korake.
Korak 1: Prvi korak je izračun števila odvečnih bitov v sporočilu
- Če na primer sporočilo vsebuje „n“ št. Bitov in je k sporočilu dodano „p“ št. Odvečnih bitov, potem „np“ označuje (n + p + 1) različna stanja.
- Kjer (n + p) predstavlja mesto napake v vsakem bitnem položaju
- 1 (dodatno stanje) ne predstavlja napake.
- Ker 'p' označuje 2 ^ p (2p) stanji, ki sta enaki (n + p + 1) stanjem.
2. korak: Odvečne bite postavite v natančen / pravilen položaj
bit 'p' se vstavi v položaje bitov, ki imajo moč 2, kot so 1, 2, 4, 8, 16 itd. Ti položaji bitov so označeni kot p1 (položaj 1), p2 (položaj 2), p3 (položaj 4) itd.
3. korak: Izračunajte vrednosti odvečnih bitov
- Tu se paritetni bit uporabljajo za izračun vrednosti odvečnih bitov.
- Paritetni bit lahko naredi številko 1 v sporočilu sodo ali liho.
- Če je skupno število 1 v sporočilu sodo, se uporabi enakomerna parnost
- Če je skupno število 1 v sporočilu neparno, se uporabi neparna pariteta.
Postopek dešifriranja sporočila v Hammingovi kodi
Postopek dešifriranja sporočila, ki ga je prejemnik prejel od pošiljatelja z uporabo kode Hamming, vključuje naslednje korake. Ta postopek ni nič drugega kot preračun za odkrivanje in odpravljanje napak v sporočilu.
Korak 1: Preštejte število odvečnih bitov
Formula za kodiranje sporočila z uporabo odvečnih bitov je,
2p≥ n + p + 1
2. korak: popravite položaje vseh odvečnih bitov
„P“ št. Odvečnih bitov je postavljenih v bitne položaje moči 2, na primer 1,2,4,8,16,32 itd.
3. korak: preverjanje paritete (neparna parnost in parna parnost)
Parnostni bit se izračuna na podlagi števila 1 v podatkovnih bitih in odvečnih bitih.
Na primer
Parnost p1 bi bila 1, 3, 5, 7, 9, 11,…
Parnost p2 bi bila 2, 3, 6, 7, 10, 11,…
Pariteta p3 bi bila 4-7, 12-15, 20-23,…
Prednosti Hammingove kodeksa
Glavna prednost uporabe hamming kode je stroškovno učinkovita, če podatkovni tok vsebuje enobitne napake.
- Omogoča odkrivanje napak in označuje tudi bit, ki vsebuje napako za popravek.
- Hammingove kode so zelo enostavne in najboljše za uporabo v računalniškem pomnilniku ter enobitno odpravljanje in odkrivanje napak.
Slabosti Hammingove kodeksa
- Najbolje je le za enobitno odpravljanje in odkrivanje napak. Če pride do napak več bitov, je lahko celota poškodovana.
- Hammingov algoritem kode lahko reši samo enobitne napake.
Uporaba Hammingovih kod
Hammingove kode se uporabljajo v
- Računalništvo
- Telekomunikacije
- Stiskanje podatkov
- Reševanje ugank in turbo kod
- Sateliti
- CAM v plazmi
- Zaščitene žice
- Modemi
- Računalniški pomnilnik
- Odprite konektorje
- Vgrajeni sistemi in procesor
Pogosta vprašanja
1). Ali Hammingova koda lahko zazna 2-bitne napake?
Hammingove kode lahko zaznajo in popravijo do 2-bitnih napak v podatkovnem toku
2). Kako popravite Hammingovo kodo?
Hammingove kode se postavijo v poljubno dolžino podatkov med dejanskimi podatki in odvečnimi bitami. Te kode so kraji z najmanjšo razdaljo 3 bitov
3). Kaj je paritetna koda?
Koda parnosti ali paritetni bit dodanemu bitu doda bit (podatki vsebujejo 1 in 0), da je skupno število bitov (1) sodo ali liho.
4). Kolikšna je Hammingova razdalja med podatki?
Razdalja med dvema različnima tokoma podatkov enake dolžine je enaka 1.
Razdaljo med dvema nizoma podatkov enake dolžine lahko izračunamo z operacijo XOR.
Na primer, a = 11011001
b = 10011101
Hammingovo razdaljo lahko izračunamo kot,
11011001 ⊕ 10011101 = 01000100 (št. 1-bitov je 2)
Razdalja med udarci označuje št. 1 v nastalem podatkovnem toku
Torej, d (11011001, 10011101) = 2
Podobno je 010 ⊕ 011 = 001, d (010, 011) = 1.
5). Je Hammingova koda ciklična?
Da, hamming kode so enakovredne cikličnim kodam, ki se lahko uporabljajo kot kode za odkrivanje napak.
Gre torej za odpravljanje in odkrivanje napak, vrste odkrivanja napak, hamming kode , postopek šifriranja in dešifriranja sporočila z uporabo hamming kod, uporabe hamming kod, prednosti in slabosti Hammingovih kod. Tukaj je vprašanje za vas: 'Kakšne so aplikacije za odkrivanje in odpravljanje napak?'
