2005-02
14

海明码是一种具有纠错功能的校验码。本文简单地介绍海明码的计算方法。

海明码的目的是能够纠正一位误码。假设信息码共有 n 位,海明码共有 h 位, 那么总共的码长为 n + h 位。为能检测出 n + h 位编码中其中一位的错误, 海明码必须能够表示至少 n + h + 1 种状态,其中 n + h 种表示 n + h 位 编码中有一位错误,另外还需要一种来表示整个编码正确无误。则海明码的长度 需要满足下列关系:

2 h >= n + h + 1

于是根据这个式子我们可以得出以下的关系表:

h2345678
n12~45~1112~2627~5758~120121~247

以 4 位信息位为例,由上表可以看出需要的海明码长度为 3。

设信息位为 x4x3x2x1,添加的 3 位海明码为 a3a2a1, 信息码和海明码组合之后得到的码为 H7H6H5H4H3H2H1

错误H1H2H3H4H5H6H7
C101010101C1 = H1 + H3 + H5 + H7 = 0
C200110011C2 = H2 + H3 + H6 + H7 = 0
C300001111C3 = H4 + H5 + H6 + H7 = 0

如上表,在H1~H7中添加的 3 位海明码使得 C1~C3 的值为零。 其中C1~C3为校验和。这样当 Hn 传输出错时, 有 (C3C2C1)2 = n。

令 H1 = a1, H2 = a2, H4 = a3,
则得出

H7H6H5H4H3H2H1 = x4x3x2a3x1a2a1

将上面的关系代入C1~C3的计算公式,得到
C1 = H1 + H3 + H5 + H7 = a1 + x1 + x2 + x4 = 0
C2 = H2 + H3 + H6 + H7 = a2 + x1 + x3 + x4 = 0
C3 = H4 + H5 + H6 + H7 = a3 + x2 + x3 + x4 = 0


a1 + x1 + x2 + x4 = 0
a2 + x1 + x3 + x4 = 0
a3 + x2 + x3 + x4 = 0


a3 = x4 + x3 + x2
a2 = x4 + x3 + x1
a1 = x4 + x2 + x1




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这篇文章有 15 条评论了,快来一起讨论讨论吧!
#1
软件工程学生
2008-01-15 22:13

H7H6H5H4H3H2H1 = x4×3x2a3×1a2a1 这个我看书看懂了 就是海明码在信息码中的位置 但是
a3 = x4 + x3 + x2
a2 = x4 + x3 + x1
a1 = x4 + x2 + x1

这个怎么出来的呢 望指教

#2
charlee
2008-01-16 01:05

将你提问的地方写得更详细了一些,能看明白了吗?

#3
god
2008-03-03 23:44

今晚一定要i把这个家伙搞懂。。。。

#4
jchh
2008-03-06 16:30

a3 = x4 + x3 + x2
a2 = x4 + x3 + x1
a1 = x4 + x2 + x1

这个怎么出来的呢

#5
鸭子
2008-03-06 16:52

是呀,就是这个a3 = x4 + x3 + x2
a2 = x4 + x3 + x1
a1 = x4 + x2 + x1
是怎么出来的呢,???
不明白,请说明一下好吗
谢了!!

#6
jchh
2008-03-06 16:56

a1=x4+x2+x1(注:3=1+2,5=1+4,7=1+2+4)
a2=x4+x3+x1(3=2+1,6=2+4,7=2+1+4)
a3=x4+x3+x2(5=4+1,6=4+2,7=4+1+2)

#7
疑问?
2008-03-06 16:58

令 H1 = a1, H2 = a2, H4 = a3,
则得出

H7H6H5H4H3H2H1 = x4×3x2a3×1a2a1

为什么要这样,有什么用意吗,
为什么是H4=a3呢,而不是H3=a3呢
我不懂??
解释解释好吗?

#8
charlee
2008-03-06 22:20

第一个问题:
a3 = x4 + x3 + x2如何得来的?
因为已知 a3 + x4 + x3 + x2 = 0,那么移项(将a3移到右边)就可以得到了吧。
记住这里的 + 不是加法,而是二进制的异或。

第二个问题:
为何选择H1、H2、H4作为校验码而不是H1H2H3?
这是因为校验码必须使C3C2C1都为0,而根据公式
C1 = H1 + H3 + H5 + H7 = 0
C2 = H2 + H3 + H6 + H7 = 0
C3 = H4 + H5 + H6 + H7 = 0
要想使得对任何x4×3x2×1都能求出唯一的a3a2a1,
那么只能选择H4H2H1.
假设选择H3=a3,那么H3是等于H7+H5+H1,还是H7+H6+H2呢?
所以只能选择在三个式子中各出现一次的H4H2H1。

#9
cc
2008-03-12 09:37

仔细读读下面的文字也许你就明白了:呵呵
海明码(Hamming Code )编码的关键是使用多余的奇偶校验位来识别一位错误。

码字(Code Word) 按如下方法构建:

1、把所有2的幂次方的数据位标记为奇偶校验位(编号为1, 2, 4, 8, 16, 32, 64等的位置)

2、其他数据位用于待编码数据. (编号为3, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17等的位置)

3、每个奇偶校验位的值代表了代码字中部分数据位的奇偶性,其所在位置决定了要校验和跳过的比特位顺序。

位置1:校验1位,跳过1位,校验1位,跳过1位(1,3,5,7,9,11,13,15,…)

位置2:校验2位,跳过2位,校验2位,跳过2位 (2,3,6,7,10,11,14,15,…)

位置4:校验4位,跳过4位,校验4位,跳过4位 (4,5,6,7,12,13,14,15,20,21,22,23,…)

位置8:校验8位,跳过8位,校验8位,跳过8位(8-15,24-31,40-47,…)

如果全部校验的位置中有奇数个1,把该奇偶校验位置为1;如果全部校验的位置中有偶数个1,把该奇偶校验位置为0.

举例说明:

一个字节的数据:10011010

构造数据字(Data Word),对应的校验位留空_ _ 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0

计算每个校验位的奇偶性 ( ?代表要设置的比特位):

位置1检查1,3,5,7,9,11:

? _ 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0. 偶数个1,因此位置1设为0,即: 0 _ 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0

位置2检查2,3,6,7,10,11:

0 ? 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0. 奇数个1,因此位置2设为1,即: 0 1 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0

位置4检查4,5,6,7,12:

0 1 1 ? 0 0 1 _ 1 0 1 0. 奇数个1,因此位置4设为1,即: 0 1 1 1 0 0 1 _ 1 0 1 0

位置8检查8,9,10,11,12:

0 1 1 1 0 0 1 ? 1 0 1 0. 偶数个1,因此位置8设为0,即: 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0

因此码字为: 011100101010.

查找并纠错一位错误

上例中构建了一个码字 011100101010,假定实际接收到的数据是011100101110. 则接收方可以计算出哪一位出错并对其进行更正。方法就是验证每一个校验位。记下所有出错的校验位,可以发现校验位2和8的数据不正确. 错误校验位 2 + 8 = 10, 则位置10的数据出错。一般说来,对所有校验位进行检查, 将所有出错的校验位置相加, 得到的就是错误信息所在的位置

#10
fcicq
2008-03-12 21:22

飘过… ms 是 RAID 2.

#11
恢复#9
2008-07-26 14:57

位置2检查2,3,6,7,10,11:

0 ? 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0. 奇数个1,因此位置2设为1,即: 0 1 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0

怎么是 奇数个1呢??

#12
匿名
2008-08-05 12:22

十一楼说的对,明显错误,楼主给出解析啊???

#13
charlee
2008-08-05 13:24

#12, #11
如果觉得#9的有问题,还是看我的原文好了。
其实#9同学写的内容我也没看明白……

#14
suning
2008-08-22 01:01

9楼写的我看明白了.
他给出的答案并没有错误哦!
位置2检查2,3,6,7,10,11:

0 ? 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0. 奇数个1,因此位置2设为1,即: 0 1 1 _ 0 0 1 _ 1 0 1 0

怎么是 奇数个1呢??

第九个位置那个1是位置2不检查的,所以不算.那么一共有3个1,当然是奇数个1啦!

#15
rfc
2008-09-16 20:32

呵呵,9楼没错。

有关于CRC码的资料吗?

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