海明码检错纠错原理(王达)
海明纠错码
5.3.6 海明纠错码海明码（Hamming Code）是一个可以有多个校验位，具有检测并纠正一位错误代码的纠错码，所以它也仅用于信道特性比较好的环境中，如以太局域网中，因为如果信道特性不好的情况下，出现的错误通常不是一位。
海明码的检错、纠错基本思想是将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位进行奇偶性测试，然后产生多位检测信息，并从中得出具体的出错位置，最后通过对错误位取反（也是原来是1就变成0，原来是0就变成1）来将其纠正。
要采用海明码纠错，需要按以下步骤来进行：计算校验位数→确定校验码位置→确定校验码→实现校验和纠错。
下面来具体介绍这几个步骤。
本文先介绍除最后一个步骤的其它几个步骤。
1. 计算校验位数要使用海明码纠错，首先就要确定发送的数据所需要要的校验码（也就是“海明码”）位数（也称“校验码长度”）。
它是这样的规定的：假设用N表示添加了校验码位后整个信息的二进制位数，用K代表其中有效信息位数，r表示添加的校验码位，它们之间的关系应满足：N=K ＋r≤2r－1。
如K=5，则要求2r-r≥5+1=6，根据计算可以得知r的最小值为4，也就是要校验5位信息码，则要插入4位校验码。
如果信息码是8位，则要求2r-r≥8+1=9，根据计算可以得知r的最小值也为4。
根据经验总结，得出信息码和校验码位数之间的关系如表5-1所示。
表5-1 信息码位数与校验码位数之间的关系现假设原来的8位信息码为10011101，因现在还没有求出各位校验码值，现在这些校验码位都用“？”表示，最终的码字为：？？1？001？1101。
3. 确定校验码经过前面的两步，我们已经确定了所需的校验码位数和这些校验码的插入位置，但这还不够，还得确定各个校验码值。
这些校验码的值不是随意的，每个校验位的值代表了代码字中部分数据位的奇偶性（最终要根据是采用奇校验，还是偶校验来确定），其所在位置决定了要校验的比特位序列。
总的原则是：第i位校验码从当前位开始，每次连续校验i（这里是数值i，不是第i位，下同）位后再跳过i位，然后再连续校验i位，再跳过i位，以此类推。
海明校验码的原理详解
海明校验码的原理详解2006年12月27日星期三 10:57海明码是一种多重(复式)奇偶检错系统。
它将信息用逻辑形式编码，以便能够检错和纠错。
用在海明码中的全部传输码字是由原来的信息和附加的奇偶校验位组成的。
每一个这种奇偶位被编在传输码字的特定位置上。
实现得合适时，这个系统对于错误的数位无论是原有信息位中的，还是附加校验位中的都能把它分离出来。
推导并使用长度为m位的码字的海明码，所需步骤如下：1、确定最小的校验位数k，将它们记成D1、D2、…、Dk，每个校验位符合不同的奇偶测试规定。
2、原有信息和k个校验位一起编成长为m+k位的新码字。
选择k校验位（0或1）以满足必要的奇偶条件。
3、对所接收的信息作所需的k个奇偶检查。
4、如果所有的奇偶检查结果均为正确的，则认为信息无错误。
如果发现有一个或多个错了，则错误的位由这些检查的结果来唯一地确定。
校验位数的位数推求海明码时的一项基本考虑是确定所需最少的校验位数k。
考虑长度为m位的信息，若附加了k个校验位，则所发送的总长度为m+k。
在接收器中要进行k个奇偶检查，每个检查结果或是真或是伪。
这个奇偶检查的结果可以表示成一个k位的二进字，它可以确定最多2k种不同状态。
这些状态中必有一个其所有奇偶测试试都是真的，它便是判定信息正确的条件。
于是剩下的（2k-1）种状态，可以用来判定误码的位置。
于是导出下一关系：2k-1≥m+k码字格式从理论上讲，校验位可放在任何位置，但习惯上校验位被安排在1、2、4、8、…的位置上。
图5列出了m=4，k=3时，信息位和校验位的分布情况。
图5 海明码中校验位和信息位的定位校验位的确定下面为我增加，意在提出编码方法以助理解（但编码是否主要标准不可知）每行的值等于数值为1的各位码相异或。
如m=4,k=3.数据位前三行，校验位为后三行。
即A=p1⊕D1⊕D3⊕D4=0 得P1=D1⊕D3⊕D4B=P2⊕D2⊕D3⊕D4=0 得P2=D2⊕D3⊕D4C=P3⊕D1⊕D2⊕D3⊕D4=0 得P3=D1⊕D2⊕D3⊕D4 以下计算访求同下k个校验位是通过对m+k位复合码字进行奇偶校验而确定的。
海明码，汉明码，hamming
海明码，汉明码，hamming code--计算法则最近最海明码很感兴趣，查了些资料，有⼀篇资料极好，所以贴出来，希望供有需求的⼈能有个参考。
1 海明码原理概述 海明码是R. Hamming提出的, ⼀种可以纠正⼀位错的差错控制编码。
了解海明码之前, 先回顾⼀下简单的奇偶校验码的情况。
若信息位为K=n- 1位, 表⽰为a1～an- 1, 加上⼀位偶校验位(冗余位)a0, 构成⼀个n位的码字a0～an- 1, 在接收端校验时, 可按关系式: s=a0+a1+a2+…an- 1来计算, 若S=0, 则⽆错, 若S=1, 则有错。
上式可称为监督关系式, S称为校正因⼦。
在奇偶校验情况下, 只有⼀个监督关系式和⼀个校正因⼦, 其取值只有两种(0或1),分别代表了⽆错和有错的情况, ⽽不能指出差错所在的位置。
不难想象, 若增加冗余位, 也相应地增加监督关系式和校正因⼦, 就能区分更多的情况。
如, 若有两个校正因⼦, 则其取值就有4种可能: 00、01、10或11, 就能区分4种不同情况。
若其中⼀种表⽰⽆错, 另外三种不但可以⽤来指出有错, 还可以⽤来区分错误的情况, 如指出是哪⼀位错等。
⼀般⽽⾔, 信息位为K位, 增加r位冗余位, 构成n=k+ r位码字。
若希望⽤r个监督关系式产⽣的r个校正因⼦来区分⽆错和在码字中的n个不同位置的⼀位错, 则表⽰:或。
2 构造海明码的冗余位和监督关系式的⽅法 按上述设计思路, 为了叙述清楚, 下⾯以信息位K=7来讨论海明码的冗余位和监督关系式的具体构造过程和⽅法。
因为且k=7, 所以≥4, 即⾄少需要4位冗余位(对应产⽣4个校正因⼦和4个监督关系式), 形成24=16种不同取值, ⽤其中11种分别表⽰⽆错和a0～a10中⼀位错的情况。
构造表如表1: 冗余码如下: a0=a8+a9+a10 (1) a1=a5+a6+a7 (2) a2=a4+a6+a7+a9 (3) a3=a4+a5+a7+a8+a10 (4) 监督关系式如下: s0=a0+a8+a9+a10 (5) s1=a1+a5+a6+a7 (6) s2=a2+a4+a6+a7+a9 (7) s3=a3+a4+a5+a7+a8 (8)3 构造校正因⼦和监督关系式时应遵循的原则 上表1中, 构造4个校正因⼦和4个监督关系式的过程中, 为了体现前⾯所述设计思想,应遵循如下原则: 图1中共有11列, 每⼀列应保证各不相同, 即s0 s1 s2 s3 的16种组合中, 取“0000”组合表⽰⽆错, 剩下15种中取其中11种⽤来表⽰a0～a10中某⼀位出错的情况, 所以,下表2有错, 因为a5 和a7 两列均为“0111”。
纠错编码-海明码
纠错编码-海明码⼀.海明码海明码只能发现双⽐特错误，纠正单⽐特错误⼆.⼯作原理“动⼀发⽽牵全⾝”，因为海明码是⼀个多重校验码，也就是码字中的信息码位同时被多个校验码进⾏校验三.⼯作流程1.确定校验码位数海明不等式2^r>=k+r+1,r为冗余信息位，k为信息位eg:要发送的数据为D=101101则数据的位数k=6满⾜的不等式最⼩r为4也就是D=101101的海明码应该有6+4=10位，其中原始数据6位，校验码4位2.确定校验码和数据的位置还是上⾯的那个例⼦D=101101，假设这4位校验码分别为P1，P2,P3,P4,数据从左往右为D1,D2...D6校验码必须是在2n次⽅位置，如第1、2、4、8、16、32,...位（对应2^0 2^1 2^2 2^3 2^4 2^5……，是从最左边的位数起的），这样⼀来就知道了信息码的分布位置，也就是⾮2n次⽅位置，如第3、5、6、7、9、10、11、12、13，...位（是从最左边的位数起的）即数据位12345678910代码P1P2D1P3D2D3D4P4D5D6实际值1011013.求出校验码的值D=101101⼆进制0001001000110100010101100111100010011010数据位12345678910代码P1P2D1P3D2D3D4P4D5D6实际值0010011101可以看出P1对应的⼆进制第⼀位为1（看⼆进制是⼏位的话就看最后⼀个数据位是⼏位⼆进制格式）可以发现D1，D2，D4，D5对应的⼆进制第⼀位也是1，则P1代码校验的数据为D1,D2,D4,D5令所有要校验的位异或=0（即同0异1）1 0 1 0p1（第1个校验位，也是整个码字的第1位）的校验规则是：从当前位数起，校验1位，然后跳过1位，再校验1位，再跳过1位，....。
这样就可得出p1校验码位可以校验的码字位包括：第1位（p2（第2个校验位，也是整个码字的第2位）的校验规则是：从当前位数起，连续校验2位，然后跳过2位，再连续校验2位，再跳过2位，……。
重传机制和海明码的纠错机制
重传机制和海明码的纠错机制
重传机制和海明码的纠错机制是保证通信正常和安全的重要技术。
一、什么是重传机制
重传机制是在因特网、通信和其他网络协议中为减少数据传输错误而使用的一种机制。
它使得当源主机发送的数据被丢失时，源主机可以重新发送丢失的数据，从而减少传输错误。
二、什么是海明码纠错机制
海明码纠错机制是一种用来纠正无线信号中零或多个比特错误的一种技术。
根据海明原理，将发送的和接收的数据进行比较，当发现错误时，根据海明码的模式将其纠正，从而保证无线信号的准确性。
三、重传机制和海明码纠错机制有什么共同点
1. 首先，它们都是为了减少数据传输错误而设计的机制。
2. 其次，它们都是在发现发送或接收数据出现错误时采取的行动，以避免传输出错误。
3. 最后，它们都可以有效地处理和纠正错误，从而保证数据传输的正确性。
四、重传机制和海明码纠错机制有什么不同点
1. 首先，重传机制只能处理丢失的数据，而海明码纠错机制还可以处理因信号干扰导致的错误。
2. 其次，重传机制更适合应用于大量数据的传输，海明码更适合小量数据传输。
3. 最后，重传机制侧重于检测发生错误的数据和发送错误数据，而海明码则关注纠错准确性，侧重于找出和纠正出现错误的信号位。
总结：重传机制和海明码纠错机制都是为了保证数据在传输过程中的准确性而设计的一种机制。
它们的基本原理是一致的，即在发现数据出现错误时，根据特定的机制进行纠正。
它们也有一定的区别，例如重传机制只能处理丢失的数据，而海明码纠错机制还可以处理因信号干扰导致的错误；重传机制更适合应用于大量数据的传输，海明码更适合小量数据传输等。
海明码详解
海明码详解①海明校验的基本思想将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位，做奇偶测试，就能提供多位检错信息，以指出最大可能是哪位出错，从而将其纠正。
实质上，海明校验是一种多重校验。
②海明校验的特点它不仅具有检测错误的能力，同时还具有给出错误所在准确位置的能力。
一．校验位的位数校验位的位数与有效信息的长度有关设:N--为校验码的位数 K--是有效信息位 r--校验位（分成r组作奇偶校验，能产生r位检错信息）海明码应满足 N=K＋r≤2r－1 若r=3 则N=K＋r≤7 所以K≤4二．分组原则`在海明码中，位号数（1、2、3、……、n）为2的权值的那些位，即：1(20)、2(21)、 4(22)、8(23)、…2r-1位，作为奇偶校验位并记作: P1、P2、P3 、P4、…Pr，余下各位则为有效信息位。
例如： N=11 K=7 r=4 相应海明码可示意为位号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11P占位P1 P2 × P3 × × × P4 × × ×其中×均为有效信息，海明码中的每一位分别被P1P2P3P4… Pr 中的一至若干位所校验，其规律是：第i位由校验位位号之和等于i的那些校验位所校验如：海明码的位号为3，它被P1P2（位号分别为1,2）所校验海明码的位号为5，它被P1P3（位号分别为 1,4）所校验归并起来: 形成了4个小组，每个小组一个校验位，校验位的取值，仍采用奇偶校验方式确定。
如表2·6 、表2·7所示：三．编码、查错、纠错原理以4位有效信息(b1、b2、b3、b4)和3位校验位(P1、P2、P3)为例: K=4 r=3 海明序号 1 2 3 4 5 6 7海明码 P1 P2 b1 P3 b2 b3 b4根据表2-8可以看到（1）每个小组只有一位校验位，第一组是P1、第二组是P2、第三组是P3。
海明码编码计算、检错和纠错原理解析
海明码编码计算、检错和纠错原理解析一、海明码检错/纠错基本思想海明码（Hamming Code）是一个可以有多个校验位，具有检测并纠正一位错误代码的纠错码，所以也仅用于信道特性比较好的环境中，如以太局域网。
它的检错、纠错基本思想如下：（1）将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排一个校验位通过异或运算进行校验，得出具体的校验码（2）在接收端同样通过异或运算看各组校验结果是否正确，并观察出错的校校组，或者多个出错的校验组的共同校验位，得出具体的出错比特位（3）对错误位取反来将其纠正二、海明码计算海明码计算要按以下步骤来进行：计算校验码位数→确定校验码位置→确定校验码1. 计算校验码位数假设用N表示添加了校验码位后整个传输信息的二进制位数，用K代表其中有效信息位数，r表示添加的校验码位数，它们之间的关系应满足：N=K＋r≤2r－1（是为了确保r位校验码能校验全部的数据位，因为r位校验码所能表示的最大十进制数为2r-1，同时也确保各位码本身不被其他校验码校验）信息码位数12~45~1112~2627~5758~120121~247校验码位数2 3 4 5 6 7 82. 确定校验码位置海明码的校验码的位置必须是在2n次方位置（n从0 开始，分别代表从左边数起分别是第1、2、4、8、16……），信息码也就是在非2n次方位置3. 确定校验码校验位置选择原则：第i位校验码从当前校验码位开始，每次连续校验i位后再跳过i位，然后再连续校验i位，再跳过i位，以此类推。
确定每个校验码所校验的比特位：P1校验码位校验的码字位为：第1位（也就是P1本身）、第3位、第5位、第7位、第9位、第11位、第13位、第15位，……。
P2校验码位校验的码字位为：第2位（也就是P2本身）、第3位，第6位、第7位，第10位、第11位，第14位、第15位，……。
P3校验码位校验的码字位为：第4位（也就是P4本身）、第5位、第6位、第7位，第12位、第13位、第14位、第15位，第20位、第21位、第22位、第23位，……。
海明码纠错
海明码纠错海明码的检测出错介绍2007-11-10 14:57:33| 分类：电脑| 标签：|举报|字号大中小订阅1.如果传输的数据位是m位，加了r位冗余位，那么总共传输的数据单元是m+r 位。
为了能够发现这m+r位数据单元在传输到目的端后是否出错，并能够指明是在哪一位出错，那么r至少应该能够代表m+r+1种状态。
r比特能够代表2^r不同状态。
因此，2^r>=m+r若m=7，则满足上式的最小r值为：4。
海明码的纠错原理海明码的接收端的公式:S3= P3⊕ D4⊕D3 ⊕D2S2= P2⊕D4 ⊕D3 ⊕D1S1= P1⊕D4 ⊕D2 ⊕D1假定海明码1010101在传送中变成了1000101S3= P3⊕ D4⊕D3 ⊕D2=0⊕1⊕0 ⊕0 =1S2= P2⊕D4 ⊕D3 ⊕D1=0⊕1⊕ 0 ⊕1=0S1= P1⊕D4 ⊕D2 ⊕D1=1⊕1⊕ 0 ⊕1=1因此,由S3S2S1= 101,指出第5位错,应由0变12.海明码是一位纠错码，即如果数据在传输过程中有一位出错，则可以知道出错的位数并通过取反将其改正过来。
海明码的基本意思是给传输的数据增加r个校验位，从而增加两个合法消息（合法码字）的不同位的个数（海明距离）。
假设要传得信息有m位，则经海明编码的码字就有n=m+r位。
3.例题1设被校验数据是二进制数01101101,求其海明码二进制存放位置：A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 数据存放的位置：D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8在你的例子中：0 1 1 0 1 1 0 1海明码：C1 C2 C3 C4C1 = D1 + D2 + D4 + D5 + D7C2 = D1 + D3 + D4 + D6 + D7C3 = D2 + D3 + D4 + D8C4 = D5 + D6 + D7 + D8至于为什么，看那个数据的位置编号，D1 在 3 的位置上，而这个的话可以用C1 + C2得到，所以在计算C1的话就可以用这些计算位置码需要用到C1的数据二进制码来加，当1的个数为偶数时，值为0，否则为1。
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4. 实现校验和纠错 把以上这些校验码所校验的位分成对应的组，则在接收 端的对各校验位再进行逻辑“异或运算”，如果采用的是 偶校验，正常情况下均为0
• 如果最终发现只是一个校验组中的校验结果不符 ，则直接可以知道是对应校验组中的校验码在传 输过程中出现了差错，因为所有校验码所在的位 是只由对应的校验码进行校验
海明码检错、纠错原理
创作：王达 参考教材：《深入理解计算机网络》
一、海明码检错/纠错基本思想
海明码（Hamming Code）是一个可以有多个校验 位，具有检测并纠正一位错误代码的纠错码，所以 也仅用于信道特性比较好的环境中，如以太局域网 它的检错、纠错基本思想如下： （1）将有效信息按某种规律分成若干组，每组安排 一个校验位通过异或运算进行校验，得出具体的校 验码 （2）在接收端同样通过异或运算看各组校验结果是 否正确，并观察出错的校校组，或者多个出错的校 验组的共同校验位，得出具体的出错比特位 （3）对错误位取反来将其纠正
P1校验码位校验的码字位为：第1位（也就是P1本 身）、第3位、第5位、第7位、第9位、第11位、第 13位、第15位，……。
• P2校验码位校验的码字位为：第2位（也就是P2本身）、 第3位，第6位、第7位，第10位、第11位，第14位、第15 位，……。 • P3校验码位校验的码字位为：第4位（也就是P4本身）、 第5位、第6位、第7位，第12位、第13位、第14位、第15 位，第20位、第21位、第22位、第23位，……。 • Pn校验码位校验的码字位为：第2n-1位（也就是Pn本身） 、第2n-1+1位、第2n-1+2位、第2n-1+3位、……、第2n-1位 ，第3×2n-1位、第3×2n-1+1、……、第2×2n-1位，第 5×2n-1位、第5×2n-1+1位、第3×2n-1位，……、第 7×2n-1位、第7×2n-1+1位、……、第4×2n-1位，……， 第(2m-1) 2n-1位、……第m×2n-1位 最后每组通过异或逻辑运算（与偶校验原理一样），使每组 的运算结果为0，即可得出第i位校验码→确 定校验码位置→确定校验码 1. 计算校验码位数 假设用N表示添加了校验码位后整个传输信息的二进制 位数，用K代表其中有效信息位数，r表示添加的校验码 位数，它们之间的关系应满足： N=K＋r≤2r－1（是为了确保r位校验码能校验全部的 数据位，因为r位校验码所能表示的最大十进制数为2r-1 ，同时也确保各位码本身不被其他校验码校验）
？？1？001？1101 P1(n=1):1、3、5、7、9、11 1 1 0 1 1 0 P2(n=2):2、3、6、7、10、11 1 1 0 0 1 1 P3(n=3):4、5、6、7、12 0 0 0 1 1 P4(n=4):8、9、10、11、12 1 1 1 0 1 最终得出插入校验码后的信息码为：111000111101
• 如果发现多组校验结果不正确，则查看这些组中 公共校验的数据位（只有数据位才可能被几个校 验码进行校验），以最终确定是哪个数据位出了 差错（海明码只能检查一位出错） • 对所找到的出错数据位取反即可实现纠错
三、海明码计算示例
示例：10011101 （1）确定校验码位数 原始信息码一共8，根据前面的表可得知校验码位数为4 （2）确定校验码位置 ？？1？001？1101 （2）计算机各位校验码 Pn校验码位校验的码字位为：第2n-1位（也就是Pn本身 ）、第2n-1+1位、第2n-1+2位、第2n-1+3位、……、第2n1位，第3×2n-1位、第3×2n-1+1、……、第2×2n-1位， 第5×2n-1位、第5×2n-1+1位、第3×2n-1位，……、第 7×2n-1位、第7×2n-1+1位、……、第4×2n-1位，…… ，第(2m-1) 2n-1位、……第m×2n-1位
信息码位数
校验码位数
1
2
2~4 5~11
3 4
12~26 27~57 58~120
5 6 7
121~247
8
2. 确定校验码位置 海明码的校验码的位置必须是在2n次方位置（n从0 开始 ，分别代表从左边数起分别是第1、2、4、8、16……） ，信息码也就是在非2n次方位置 3. 确定校验码 校验位置选择原则：第i位校验码从当前校验码位开始， 每次连续校验i位后再跳过i位，然后再连续校验i位，再 跳过i位，以此类推。确定每个校验码所校验的比特位