【資通】CH3. 錯誤偵測與更正

更新於 發佈於 閱讀時間約 6 分鐘


概念

此章節主要是在訊號傳送時,對訊號進行偵錯,並更正錯誤的訊號或要求傳送端重送。因此會利用錯誤偵測碼和錯誤更正碼。


主要有以下幾種

  1. 漢明距離(Hamming Distance)
  2. 同位位元檢查(Parity Bit Check)
  3. 循環冗餘碼(Cyclic Redundancy Code ,CRC)
  4. 漢明碼(Hamming Code)




漢明距離(Hamming Distance)

兩個碼中所具有不同位元值的數目,例如 0010 和 1110 的漢明距離就是 2,此一運算只需要用到 exclusive-or 運算就可以得到。實際偵錯和更正的方式如下


1、漢明距離:偵錯

假設我們要傳輸訊號只傳 0 跟 1,那我們無法得知傳來的訊號是否正確,但如果我們今天約定傳得訊號改成 000 和 111 ,如果出現 001 就代表這個訊號有問題,以上就是如何偵錯。


2、漢明距離:更正

接著我們要進行更正,去計算 001 跟 000 和 111 的漢明距離。

dh ( 001 , 000 ) = 1

dh ( 001 , 111 ) = 2

我們會將訊號更正為漢明距離較小

將 001 更正為 000 。

這時候你會說,那萬一錯 2 碼的時候就無法更正,這時我們會說這組訊號的更正能力是 1 可以檢查出 1 碼的錯誤並更正。


3、碼率

我們可以進行偵錯並更正這很好,但我們也為此付出了代價。( 000 , 111 )這組code 只能表達 1 bit 的資訊量,但卻需要花費 3 bits 進行傳送。

傳遞的資訊量 / 傳送的資訊量 = 1bit / 3 bits = 1/3

我們會稱這組編碼的碼率是 1/3 。


4、漢明距離:偵錯能力

一組code的偵錯能力與漢明距離有關,公式如下

(漢明距離-1)/ 2

( 000 , 111)的漢明距離 = 3

(3-1)/ 2 = 1



同位位元檢查(Parity Bit Check)


1、概念

把要傳送的訊息加上 1 bit 同位位元,使資料中1的個數符合要求,分為 2 種偶同位檢查奇同位檢查。偶同位檢查就是傳送的資料要有偶數個 1,奇同位檢查就是要有奇數個 1。


2、同位位元產生

假設我要傳送 7 bits 的資料M= 0001110 ,使用同位元檢查,因為M只有3個1,所以在M後面加1碼1,使得資料M'=00011101,讓資料最終1的數量變成偶數的。


3、缺點

若產生錯誤的位元數為偶數,則無法察覺,且不知道錯誤的資訊位置在哪。


循環冗餘碼(Cyclic Redundancy Code ,CRC)


假設要傳送的訊息M = 1101101 其生成函式為 x3+x2+1 取多項式的係數得到 N = 1101


1、步驟


(1)補 0

因為多項式最高項次是3次,所以在M後方補4個0 得到M'= 1101101000

若今天做高項次為 4 次則補 4 個 0


(2)長除法

接著將 M ' 除以 N 要注意的是因為是二進位的除法,所以是做 xor 運算,如圖

raw-image

最後的餘數就是CRC碼 110 ,而我們要傳送的訊息則是把原本的訊息M後面加上CRC碼變成M'' = 1101101110 就是我們要的。


(3)檢查與解碼

將收到的資料M''視為多項式除以生成多項式,若能整除表示正確傳送,此時只要將資料後段的餘式去除就可以得到訊息。


2、常用來生成CRC的多項式


raw-image


漢明碼(Hamming Code)


也是一種錯誤檢查碼,在資料中插入檢查碼來確認資料傳輸是否有誤,


1、漢明碼長度

公式:2^k ≥ n+k+1,N:資料長度,k: 漢明碼長度

舉個例子

假設傳送8 bits 的資料 11001010 我們可以得知 n = 8

2^k ≥ 8+k+1 ,可以得到 k=4

代表說加上漢明碼後傳送的資料會有 12 bits


2、編碼

先畫一個對照表,有12 bits 所以畫12格

raw-image

接著將2的冪次(20、21、22、23)空下來填漢明碼,其餘的格子填上要傳送的資料


raw-image

接由將漢明碼的欄位由大到小排列,然後將bit 數為1的轉為二進位填上去,最後用 xor 做計算。


raw-image

把得到的漢明碼填到表格,注意要按照算是的欄位填入喔!!!

簡單來說要把 1 1 0 0 反過來變成 0 0 1 1 填入到剛剛的表格中。

raw-image

這樣就編碼完成,得到 011000110101 完整的12碼


3、偵錯並更正

假接收到的資訊是 00111000100 總共 11 bits,我們一樣畫表格

raw-image

幾著把 bit 為1欄位轉成二進位做 xor 運算

raw-image

得到的結果為(1011)2 代表第11位有錯,我們就把第11位做not運算,也就是1變0,0變1就可以了,得到更正後的傳送資料 00111000101


raw-image




參考資料:

漢明碼 https://yaojordan.medium.com/計概-hamming-code-漢明碼-78102d680c78

留言
avatar-img
留言分享你的想法!
PO HUNG KUO-avatar-img
2025/05/14
高考似乎不會考到這個?我都直接跳過噎
資治通艦-avatar-img
發文者
2025/05/16
PO HUNG KUO 🥲
avatar-img
資治通艦的沙龍
3會員
45內容數
人生中有的時候你會感知到,現在就是那個命運的分歧點,如果我不挽起袖子努力的話,我這一輩子大概就這樣了,所以我決定開始這個部落格,記錄我每天的努力,也希望可以分享學習的筆記與心得,大家可以一起交流學習。
資治通艦的沙龍的其他內容
2025/05/03
字元計數、字元填塞(Character Stuffing)、位元填塞(Bit Stuffing)、違反編碼規則
Thumbnail
2025/05/03
字元計數、字元填塞(Character Stuffing)、位元填塞(Bit Stuffing)、違反編碼規則
Thumbnail
2025/04/28
蜂巢式系統、多工技術、頻率重複使用、共通道干擾、細胞分裂、換手、Cellular Radio
Thumbnail
2025/04/28
蜂巢式系統、多工技術、頻率重複使用、共通道干擾、細胞分裂、換手、Cellular Radio
Thumbnail
2025/04/27
交換switching、線路交換(Circuit Switching)、 訊息交換(Message Switching)、 封包交換(Packet Switching)
Thumbnail
2025/04/27
交換switching、線路交換(Circuit Switching)、 訊息交換(Message Switching)、 封包交換(Packet Switching)
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
孩子寫功課時瞇眼?小心近視!這款喜光全光譜TIONE⁺光健康智慧檯燈,獲眼科院長推薦,網路好評不斷!全光譜LED、180cm大照明範圍、5段亮度及色溫調整、350度萬向旋轉,讓孩子學習更舒適、保護眼睛!
Thumbnail
孩子寫功課時瞇眼?小心近視!這款喜光全光譜TIONE⁺光健康智慧檯燈,獲眼科院長推薦,網路好評不斷!全光譜LED、180cm大照明範圍、5段亮度及色溫調整、350度萬向旋轉,讓孩子學習更舒適、保護眼睛!
Thumbnail
創作者營運專員/經理(Operations Specialist/Manager)將負責對平台成長及收入至關重要的 Partnership 夥伴創作者開發及營運。你將發揮對知識與內容變現、影響力變現的精準判斷力,找到你心中的潛力新星或有聲量的中大型創作者加入 vocus。
Thumbnail
創作者營運專員/經理(Operations Specialist/Manager)將負責對平台成長及收入至關重要的 Partnership 夥伴創作者開發及營運。你將發揮對知識與內容變現、影響力變現的精準判斷力,找到你心中的潛力新星或有聲量的中大型創作者加入 vocus。
Thumbnail
本文介紹如何對 Telegram 憑證監控機器人的代碼進行優化,包括新增指令、讀取變數、提高可讀性和可維護性。
Thumbnail
本文介紹如何對 Telegram 憑證監控機器人的代碼進行優化,包括新增指令、讀取變數、提高可讀性和可維護性。
Thumbnail
為什麼供應商在使用我們的API時,統一編號驗證會出錯?這個看似簡單的錯誤,竟然牽涉到財政部的新規則。我們如何發現並解決這個問題?新的檢查邏輯是如何影響我們的系統?本文將揭示背後的原因和解決過程。
Thumbnail
為什麼供應商在使用我們的API時,統一編號驗證會出錯?這個看似簡單的錯誤,竟然牽涉到財政部的新規則。我們如何發現並解決這個問題?新的檢查邏輯是如何影響我們的系統?本文將揭示背後的原因和解決過程。
Thumbnail
【駭入別人銷售漏斗,模仿驗證有效流程】
Thumbnail
【駭入別人銷售漏斗,模仿驗證有效流程】
Thumbnail
李天明了解到大型電腦系統,譬如銀行系統,都設有反駭客小組,專門針對系統漏洞進行測試,確保系統的安全性。他認為,公司的ERP系統和其他核心系統也需要這樣一個小組來保障安全,特別是在最近發現了多處漏洞後,這種需求顯得尤為迫切。 李天明決定將這個建議告訴黃瑜。一天上午,他敲響了黃瑜辦公室的門,進
Thumbnail
李天明了解到大型電腦系統,譬如銀行系統,都設有反駭客小組,專門針對系統漏洞進行測試,確保系統的安全性。他認為,公司的ERP系統和其他核心系統也需要這樣一個小組來保障安全,特別是在最近發現了多處漏洞後,這種需求顯得尤為迫切。 李天明決定將這個建議告訴黃瑜。一天上午,他敲響了黃瑜辦公室的門,進
Thumbnail
熱騰騰的文章又來囉~ 在開始之前想先聊聊為甚麼我想些 picoCTF 這系列的文章。 St
Thumbnail
熱騰騰的文章又來囉~ 在開始之前想先聊聊為甚麼我想些 picoCTF 這系列的文章。 St
Thumbnail
每日自動檢查資料庫運作所產生的訊息,若發現有錯誤,自動寄出警告信給擔當人員
Thumbnail
每日自動檢查資料庫運作所產生的訊息,若發現有錯誤,自動寄出警告信給擔當人員
Thumbnail
雜湊、編碼和加密雖然在資訊安全中扮演不同的角色,但很多人往往容易搞混它們的用途,本篇文章將帶你了解他們的區別。
Thumbnail
雜湊、編碼和加密雖然在資訊安全中扮演不同的角色,但很多人往往容易搞混它們的用途,本篇文章將帶你了解他們的區別。
Thumbnail
前幾天看到一則標題『貼牌的中國製智慧門鈴內含安全漏洞』,讓我想到以前寫過類似的故事,關於小型資訊公司與貼牌軟體漏洞的故事,也想重新整理思路當面對類似問題無論是開發公司或是購買軟體的公司該如何面對。
Thumbnail
前幾天看到一則標題『貼牌的中國製智慧門鈴內含安全漏洞』,讓我想到以前寫過類似的故事,關於小型資訊公司與貼牌軟體漏洞的故事,也想重新整理思路當面對類似問題無論是開發公司或是購買軟體的公司該如何面對。
Thumbnail
利用總機每日外線通話紀錄所產出之紀錄檔案,一筆一筆抓出,並加以判斷是否異常,若有意常發生,將擷取該筆異常資料明細出力之,並email給相關管理者
Thumbnail
利用總機每日外線通話紀錄所產出之紀錄檔案,一筆一筆抓出,並加以判斷是否異常,若有意常發生,將擷取該筆異常資料明細出力之,並email給相關管理者
Thumbnail
戴明強調系統運作一定會有異常,而解決問題的關鍵在於正確判明原因並提出對策。改善系統時,不應該只憑經驗,而應該依據知識理論來訂出行動方案。文章探討了事件中的特殊和共同因,並強調要讓系統回到原有的運作狀態。
Thumbnail
戴明強調系統運作一定會有異常,而解決問題的關鍵在於正確判明原因並提出對策。改善系統時,不應該只憑經驗,而應該依據知識理論來訂出行動方案。文章探討了事件中的特殊和共同因,並強調要讓系統回到原有的運作狀態。
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News