糾錯

在數據通信的早期，幾乎所有通信都發生在端坐於終端前與大型計算機通信的人類操作員之間。由於當時的比特率很低，所以提供糾錯的最有效方法大概是稱為符號置換的技術。符號置換設計成在人類環境中使用——當有人在終端前分析接收到的數據並對其完整性作出決定時。利用符號置換，如果接收到的一個字符有錯誤，不是將它回覆到較高級別的糾錯，或者顯示這個不正確的字符，而是利用不是由字符代碼規定的惟一字符(如反向問號)置換這個壞字符。如果操作員不能辨別有瑕疵的字符，那麼將要求重傳(即符號置換是選擇性重傳的一種形式)。例如，如果消息包含的是字母字符，操作員也許能夠弄明白不正確的字符是什麼。但是，如果消息包含的是數字，操作員也許將請求重傳。

在現代數據通信領域，用於糾錯的方法主要有兩種：重傳和前向糾錯。 ^[1] 

ARQ是數據通信中常用的一種差錯控制方式，有時也稱為自動重發請求。發送端經編碼後，發出能夠檢錯的碼；接收端收到後，進行檢驗，再通過反向信道反饋給發送端一個應答信號；發送端收到應答信號後，進行分析，若是接收端認為有錯，發送端就把存儲在緩衝存儲器中的原有碼組複本讀出後，重新傳輸；反覆上述過程，直到接收端認為已正確收到信息為止。

ARQ方式的主要特點：ARQ方式只需要較少的冗餘碼，就能獲得極低的傳輸誤碼率。相對於FEC方式而言，ARQ方式是用檢錯碼代替糾錯碼，因而比前向糾錯佔用更少的傳輸線路，編碼器和譯碼器較為簡單，成本也低得多。ARQ方式需要有反饋信道，因而不能用於單向傳輸信道和廣播系統中。ARQ方式的控制規程比較複雜。當系統出現錯誤需要重發時，其通信效率較低。

由於反饋重發的隨機性，ARQ方式的實時響應性不如前向糾錯方式，所以ARQ方式不適合用於實時傳輸系統。

ARQ方式由於工作原理簡單，在電話通信中的No.7信令、電報通信和某些衞星通信系統中得到了廣泛的應用。實際上，計算機系統容錯技術中的重試、向後恢復等技術也採用了ARQ方式。 ^[2] 

前向糾錯(FEC，Forword Error-Correction)方式。發送端發送能夠糾正錯誤的碼，接收端收到信碼後自動地糾正傳輸中的錯誤。其特點是單向傳輸，實時性好，但譯碼設備較複雜。

這種方式的優點是顯而易見的。它不需要反饋信道，能用於一點發送多點接收的組播或廣播通信中，而ARQ方式則不行；另外發送和接收端都不必設數據緩衝器，適合於實時通信的要求。它的缺點是：糾錯碼的糾錯能力是有限的。若糾錯能力強，則所加的冗餘碼的比特個數就多，在常用的前向糾錯系統中，冗餘碼佔總發送碼的20%～50%，從而降低了數據傳輸效率；前向糾錯所加的冗餘碼的個數與信道的差錯統計特性相關，如何找到這個定量關係是很困難的，因而如何選擇冗餘碼以達到最佳的糾錯能力與最高的傳輸效率也是很困難的；另外，前向糾錯所需的設備比反饋重發要複雜一些。

這種方式具有突出的優點，編碼/譯碼器易於大規模集成電路化，無論在軍用通信還是在常用的通信中都有廣泛的應用前景。 ^[3] 

混合糾錯(HEC，Hybrid Error-Correction)方式是FEC和ARQ方式的結合。發送端發送具有自動糾錯同時又具有檢錯能力的碼。接收端收到碼後，檢查差錯情況，如果錯誤在碼的糾錯能力範圍以內，則自動糾錯，如果超過了碼的糾錯能力，但能檢測出來，則經過反饋信道請求發送端重發。這種方式具有自動糾錯和檢錯重發的優點，可達到較低的誤碼率，因此近年來得到廣泛應用。

另外，按照噪聲或干擾的變化規律，可把信道分為三類：隨機信道、突發信道和混合信道。恆參高斯白噪聲信道是典型的隨機信道，其中差錯的出現是隨機的，而且錯誤之間是統計獨立的。具有脈衝干擾的信道是典型的突發信道，錯誤是成串成羣出現的，即在短時間內出現大量錯誤。短波信道和對流層散射信道是混合信道的典型例子，隨機錯誤和成串錯誤都佔有相當比例。對於不同類型的信道，應採用不同的差錯控制方式。 ^[2]