comm.CRCDetector

Обнаружение ошибок во входных данных с помощью CRC

Описание

The comm.CRCDetector Система object™ вычисляет контрольные суммы проверки циклической избыточности (CRC) для всего принятого кодового слова. Для успешного обнаружения CRC в ссылке коммуникационной системы необходимо выровнять настройки свойств comm.CRCDetector Системный объект с парной comm.CRCGenerator Системный объект. Для получения дополнительной информации см. «Операция детектора синдрома CRC».

Для обнаружения ошибок в принятом кодовом слове, содержащем биты CRC-последовательности:

Создайте comm.CRCDetector Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».

Создание

Синтаксис

crcdetector = comm.CRCDetector

crcdetector = comm.CRCDetector(Name,Value)

crcdetector = comm.CRCDetector(poly,Name,Value)

Описание

crcdetector = comm.CRCDetector создает детектор кода CRC Системный объект. Этот объект обнаруживает ошибки в принятых кодовых словах в соответствии с заданным полиномом генератора.

пример

crcdetector = comm.CRCDetector(Name,Value) устанавливает свойства с помощью одной или нескольких пар "имя-значение". Для примера, comm.CRCDetector('Polynomial','z^16 + z^14 + z + 1') конфигурирует Системный объект детектора кода CRC, чтобы использовать CRC-16 биты проверки циклической избыточности при проверке на ошибки кода CRC в принятых кодовых словах. Заключайте каждое имя свойства в кавычки.

crcdetector = comm.CRCDetector(poly,Name,Value) создает детектор кода CRC Системный объект. Этот объект имеет Polynomial значение свойства установлено в poly, и другие заданные свойства устанавливаются на заданные значения.

Свойства

расширить все

Если не указано иное, свойства являются нетронутыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируются, когда вы вызываете их, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, можно изменить его значение в любой момент.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Использование Системных объектов.

`Polynomial` - Полином генератора
`'z^16 + z^12 + z^5 + 1'` (по умолчанию) | полиномиальный вектор символов | двоичный вектор-строка | целочисленный вектор-строка

Полином генератора для алгоритма CRC, заданный как один из следующих:

Полиномиальный вектор символов, такой как 'z^3 + z^2 + 1'.
Двоичный вектор-строка, который представляет коэффициенты полинома генератора в порядке убывания степени. Длина этого вектора (N + 1), где N - степень полинома генератора. Для примера, [1 1 0 1] представляет полином x³+ z²+ 1.
Целое число вектора-строки, содержащее степени z для ненулевых членов в полиноме в порядке убывания. Для примера, [3 2 0] представляет полином z³+ z²+ 1.

Для получения дополнительной информации смотрите Представление символов полиномов.

Некоторые обычно используемые полиномы генератора включают:

Метод CRC	Полином генератора
CRC-32	`'z^32 + z^26 + z^23 + z^22 + z^16 + z^12 + z^11 + z^10 + z^8 + z^7 + z^5 + z^4 + z^2 + z + 1'`
CRC-24	`'z^24 + z^23 + z^14 + z^12 + z^8 + 1'`
CRC-16	`'z^16 + z^15 + z^2 + 1'`
Сторнированные CRC-16	`'z^16 + z^14 + z + 1'`
CRC-8	`'z^8 + z^7 + z^6 + z^4 + z^2 + 1'`
CRC-4	`'z^4 + z^3 + z^2 + z + 1'`

Пример: 'z^7 + z^2 + 1', [1 0 0 0 0 1 0 1], и [7 2 0] представляют тот же полином, p (z) = z⁷ + z ² + 1.

Типы данных: double | char

`InitialConditions` - Начальные состояния регистра внутреннего сдвига
`0` (по умолчанию) | `1` | двоичные векторы-строки

Начальные состояния внутреннего регистра сдвига, заданные как двоичный скаляр или двоичный вектор-строка с длиной, равной степени полинома генератора. Скалярное значение расширяется до вектора-строки равной длины до степени полинома генератора.

Типы данных: logical

`DirectMethod` - Используйте прямой алгоритм для вычисления контрольной суммы CRC
`false` (по умолчанию) | `true`

Используйте прямой алгоритм вычисления контрольной суммы CRC, заданный как false или true.

Когда вы устанавливаете это свойство на trueобъект использует прямой алгоритм вычисления контрольной суммы CRC. Когда вы устанавливаете это свойство на falseобъект использует непрямой алгоритм вычисления контрольной суммы CRC.

Для получения дополнительной информации о прямых и непрямых алгоритмах см. Выявление ошибок и Коррекцию.

Типы данных: logical

`ReflectInputBytes` - Отражает входные байты
`false` (по умолчанию) | `true`

Отражайте входные байты, заданные как false или true. Установите это свойство на true для переворачивания принятого кодового слова на байтовом базисный перед вводом данных в сдвиг регистр.

Когда вы устанавливаете это свойство на true, длина принятого кодового слова, разделенная на значение ChecksumsPerFrame свойство должно быть целым числом и кратным 8.

Типы данных: logical

`ReflectChecksums` - Отражать контрольные суммы перед окончательным XOR
`false` (по умолчанию) | `true`

Отражайте контрольные суммы перед конечным XOR, заданные как false или true. Установите это свойство на true для переворачивания контрольных сумм CRC вокруг их центров после того, как полученное кодовое слово полностью переходит через регистр сдвига.

Когда вы устанавливаете это свойство на trueобъект разворачивает контрольные суммы CRC вокруг их центров перед конечным XOR.

Типы данных: logical

`FinalXOR` - Окончательный XOR
0 (по умолчанию) | двоичный скаляр | двоичный вектор

Конечный XOR, заданный как двоичный скаляр или двоичный вектор-строка с длиной, равной степени полинома генератора. Операция XOR выполняется с использованием значения FinalXOR свойство и контрольную сумму CRC перед сравнением с входом контрольной суммой. Скалярное значение расширяется до вектора-строки равной длины до степени полинома генератора. Настройка 0 эквивалентно отсутствию операции XOR.

Типы данных: logical

`ChecksumsPerFrame` - Количество рассчитанных контрольных сумм
1 (по умолчанию) | положительное целое число

Количество контрольных сумм, вычисленных для каждого принятой системы координат кодового слова, заданное в виде положительного целого числа. для получения дополнительной информации см. «Операция детектора синдрома CRC».

Типы данных: double

Использование

Синтаксис

out = crcdetector(codeword)

[msg,err] = crcdetector(codeword)

Описание

пример

out = crcdetector(codeword) проверяет биты кода CRC для каждого принятой системы координат кодового слова, удаляет контрольные суммы и затем конкатенирует подкадры с выходом системы координат.

пример

[msg,err] = crcdetector(codeword) также возвращает сигнал ошибки контрольной суммы, вычисленный при проверке бит кода CRC для каждого подкадра кодового слова.

Входные параметры

расширить все

`codeword` - Получено кодовое слово
двоичные векторы-столбцы

Получено кодовое слово, заданное как двоичный вектор-столбец.

Типы данных: double | logical

Выходные аргументы

расширить все

`out` - Выходная система координат
двоичные векторы-столбцы

Выходная система координат, возвращенный как двоичный вектор-столбец, который наследует тип данных входного сигнала. Сообщение выхода содержит полученное кодовое слово с удаленными контрольными суммами.

Длина выходной системы координат n - k * r битах, где n - размер полученного кодового слова, k - количество контрольных сумм на систему координат, а r - степень полинома генератора.

`err` - Сигнал ошибки контрольной суммы
двоичные векторы-столбцы

Сигнал ошибки контрольной суммы, возвращенный как двоичный вектор-столбец, который наследует тип данных входного сигнала. Длина Err равен значению ChecksumsPerFrame. Для каждого расчета контрольной суммы значение элемента 0 в err указывает на отсутствие ошибки контрольной суммы и значение элемента 1 в err указывает на ошибку контрольной суммы.

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

расширить все

Общий для всех системных объектов

`step`	Запуск алгоритма системного объекта
`release`	Отпустите ресурсы и допустите изменения в значениях свойств системного объекта и входных характеристиках
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

CRC-обнаружение ошибок в случайном сообщении

Открыть Live Script

Передайте двоичные данные через генератор CRC, введите битовую ошибку и обнаружите ошибку с помощью детектора CRC.

Создайте случайный двоичный вектор.

x = randi([0 1],12,1);

Закодируйте вход системы координат сообщения с помощью генератора CRC с ChecksumsPerFrame значение свойства установлено в 2. Это подразделяет входящую систему координат на два кадра равной длины.

crcgenerator = comm.CRCGenerator([1 0 0 1],'ChecksumsPerFrame',2);
codeword = crcgenerator(x);

Декодируйте кодовое слово и проверьте, что ни в одном из подрамников нет ошибок.

crcdetector = comm.CRCDetector([1 0 0 1],'ChecksumsPerFrame',2);
[~, err] = crcdetector(codeword)

err = 2×1

     0
     0

Введите ошибку во втором подкадре путем инвертирования последнего элемента подкадра 2. Передайте поврежденное кодовое слово через детектор CRC и проверьте, что ошибка обнаружена во втором подкадре.

codeword(end) = not(codeword(end));
[~,err] = crcdetector(codeword)

err = 2×1

     0
     1

Циклическая проверка избыточности шумных систем координат данных BPSK

Открыть Live Script

Используйте код CRC для обнаружения ошибок системы координат в шумном сигнале BPSK.

Создайте генератор CRC и пару детекторов с помощью стандартного CRC-4 полинома, $z^{4} + z^{3} + z^{2} + z + 1$ .

poly = 'z4+z3+z2+z+1';
crcgenerator = comm.CRCGenerator(poly);
crcdetector = comm.CRCDetector(poly);

Сгенерируйте 12-битные системы координат двоичных данных и добавьте биты CRC. На основе степени полинома к каждой системе координат добавляется 4 бита. Примените BPSK модуляцию и передайте сигнал через канал AWGN. Демодулируйте и используйте детектор CRC, чтобы определить, есть ли у система координат ошибка.

numFrames = 20;
frmError = zeros(numFrames,1);

for k = 1:numFrames
    data = randi([0 1],12,1);                 % Generate binary data
    encData = crcgenerator(data);                   % Append CRC bits
    modData = pskmod(encData,2);              % BPSK modulate
    rxSig = awgn(modData,5);                  % AWGN channel, SNR = 5 dB
    demodData = pskdemod(rxSig,2);            % BPSK demodulate
    [~,frmError(k)] = crcdetector(demodData); % Detect CRC errors
end

Идентифицируйте системы координат, в которых обнаруживаются ошибки CRC кода бита.

find(frmError)

ans = 6

Подробнее о

расширить все

Циклическое кодирование с избыточностью

Циклическое кодирование с проверкой избыточности (CRC) является методом кодирования с управлением ошибками для обнаружения ошибок, которые возникают при передаче системы координат данных. В отличие от блочных или сверточных кодов, коды CRC не имеют встроенной возможности исправления ошибок. Вместо этого, когда коммуникационная система обнаруживает ошибку в принятом кодовом слове, приемник запрашивает отправителя повторно передать кодовое слово.

При кодировании CRC передатчик применяет правило к каждой системе координат данных, чтобы создать дополнительные биты CRC, называемые контрольной суммой или синдромом, и затем добавляет контрольную сумму к системе координат данных. После приема переданного кодового слова приемник применяет то же самое правило к принятому кодовому слову. Если полученная контрольная сумма ненулевая, произошла ошибка, и передатчик должен повторно отправить систему координат данных.

Когда количество контрольных сумм в систему координат больше 1, входные системы координат данных разделяются на подкадры, правило применяется к каждому подкадру данных, и отдельные контрольные суммы добавляются к каждому подкадру. Кодовые слова подкадров объединены для вывода одной системы координат.

Для обсуждения поддерживаемых алгоритмов CRC смотрите Циклические проверки кода избыточности.

Операция детектора синдрома CRC

Детектор синдрома CRC выводит принятую систему координат сообщения и вектор ошибки контрольной суммы в соответствии с заданным полиномом генератора и количеством контрольных сумм на систему координат.

Биты контрольной суммы удалены из каждой нижней рамы, так, чтобы получающимся, которое длина системы координат выхода n - <reservedrangesplaceholder5> × <reservedrangesplaceholder4>, где n размер полученного ключевого слова, k, было количество контрольных сумм за систему координат, и r степень полинома генератора. Входной кадр должен быть равномерно разделен на k.

Для определенного начального состояния внутреннего сдвига регистра:

Принятое кодовое слово разделено на k подкадра равного размера.
CRC удаляется из каждого из k подкадров и сравнивается с контрольной суммой, вычисленной на принятых подкадрах кодового слова.
Выход системы координат собирается путем конкатенации бит субкадров k и затем выводится как вектор-столбец.
Ошибка контрольной суммы выводится как двоичный вектор-столбец k длины. Значение элемента 0 указывает на свободный от ошибок принятый подкадр, а значение элемента 1 указывает на ошибку, возникшую в принятом подкадре.

Для сценария, показанного здесь, принимается 16-битовое кодовое слово, полином генератора третьей степени вычисляет контрольную сумму CRC, начальное состояние составляет 0, и количество контрольных сумм на систему координат составляет 2.

Поскольку количество контрольных сумм в систему координат составляет 2, а полином генератора степени равен 3, принятое кодовое слово разделяется пополам, и вычисляются две контрольные суммы размера 3, по одной для каждой половины принятого кодового слова. Начальные состояния не показаны, потому что начальное состояние [0] не влияет на выход алгоритма CRC. Выходная система координат содержит конкатенацию двух половин принятого кодового слова в качестве единственного вектора размера 10. Выход ошибки контрольной суммы содержит двухкомпонентный вектор системы координат 2 на 1, значения которого зависят от того, равны ли вычисленные контрольные суммы нулю. Как показано на рисунке, первая контрольная сумма ненулевая, а вторая контрольная сумма равна нулю, что указывает на ошибку при приеме первой половины кодового слова.

Ссылки

[1] Склар, Бернард. Цифровые коммуникации: основы и приложения. Englewood Cliffs, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1988.

[2] Wicker, Stephen B. Системы управления ошибками для цифровой связи и хранения данных. Верхняя Седловая река, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1995.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

Указания и ограничения по применению:

Смотрите Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder).

Документация

comm.CRCDetector

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

`Polynomial` - Полином генератора
`'z^16 + z^12 + z^5 + 1'` (по умолчанию) | полиномиальный вектор символов | двоичный вектор-строка | целочисленный вектор-строка

`InitialConditions` - Начальные состояния регистра внутреннего сдвига
`0` (по умолчанию) | `1` | двоичные векторы-строки

`DirectMethod` - Используйте прямой алгоритм для вычисления контрольной суммы CRC
`false` (по умолчанию) | `true`

`ReflectInputBytes` - Отражает входные байты
`false` (по умолчанию) | `true`

`ReflectChecksums` - Отражать контрольные суммы перед окончательным XOR
`false` (по умолчанию) | `true`

`FinalXOR` - Окончательный XOR
0 (по умолчанию) | двоичный скаляр | двоичный вектор

`ChecksumsPerFrame` - Количество рассчитанных контрольных сумм
1 (по умолчанию) | положительное целое число

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

`codeword` - Получено кодовое слово
двоичные векторы-столбцы

Выходные аргументы

`out` - Выходная система координат
двоичные векторы-столбцы

`err` - Сигнал ошибки контрольной суммы
двоичные векторы-столбцы

Функции объекта

Общий для всех системных объектов

Примеры

CRC-обнаружение ошибок в случайном сообщении

Циклическая проверка избыточности шумных систем координат данных BPSK

Подробнее о

Циклическое кодирование с избыточностью

Операция детектора синдрома CRC

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация Communications Toolbox

Поддержка

Документация

comm.CRCDetector

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Polynomial - Полином генератора 'z^16 + z^12 + z^5 + 1' (по умолчанию) | полиномиальный вектор символов | двоичный вектор-строка | целочисленный вектор-строка

InitialConditions - Начальные состояния регистра внутреннего сдвига 0 (по умолчанию) | 1 | двоичные векторы-строки

DirectMethod - Используйте прямой алгоритм для вычисления контрольной суммы CRC false (по умолчанию) | true

ReflectInputBytes - Отражает входные байты false (по умолчанию) | true

ReflectChecksums - Отражать контрольные суммы перед окончательным XOR false (по умолчанию) | true

FinalXOR - Окончательный XOR 0 (по умолчанию) | двоичный скаляр | двоичный вектор

ChecksumsPerFrame - Количество рассчитанных контрольных сумм 1 (по умолчанию) | положительное целое число

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

codeword - Получено кодовое слово двоичные векторы-столбцы

Выходные аргументы

out - Выходная система координат двоичные векторы-столбцы

err - Сигнал ошибки контрольной суммы двоичные векторы-столбцы

Функции объекта

Общий для всех системных объектов

Примеры

CRC-обнаружение ошибок в случайном сообщении

Циклическая проверка избыточности шумных систем координат данных BPSK

Подробнее о

Циклическое кодирование с избыточностью

Операция детектора синдрома CRC

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C + + Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®

См. также

Объекты

Блоки

Темы

Документация Communications Toolbox

Поддержка

`Polynomial` - Полином генератора
`'z^16 + z^12 + z^5 + 1'` (по умолчанию) | полиномиальный вектор символов | двоичный вектор-строка | целочисленный вектор-строка

`InitialConditions` - Начальные состояния регистра внутреннего сдвига
`0` (по умолчанию) | `1` | двоичные векторы-строки

`DirectMethod` - Используйте прямой алгоритм для вычисления контрольной суммы CRC
`false` (по умолчанию) | `true`

`ReflectInputBytes` - Отражает входные байты
`false` (по умолчанию) | `true`

`ReflectChecksums` - Отражать контрольные суммы перед окончательным XOR
`false` (по умолчанию) | `true`

`FinalXOR` - Окончательный XOR
0 (по умолчанию) | двоичный скаляр | двоичный вектор

`ChecksumsPerFrame` - Количество рассчитанных контрольных сумм
1 (по умолчанию) | положительное целое число

`codeword` - Получено кодовое слово
двоичные векторы-столбцы

`out` - Выходная система координат
двоичные векторы-столбцы

`err` - Сигнал ошибки контрольной суммы
двоичные векторы-столбцы

Генерация кода C/C + +
Сгенерируйте код C и C++ с помощью Coder™ MATLAB ®