海明码校验的简单原理

确定校验码的位数x

设数据有n位,校验码有x位。则校验码一共有2x种取值方式。其中需要一种取值方式表示数据正确,剩下2x-1种取值方式表示有一位数据出错。因为编码后的二进制串有n+x位,因此x应该满足:

                                                                 2x-1 ≥ n+x   

使不等式成立的x的最小值就是校验码的位数。在本例中,n=7,解得x=4。

确定校验码的位置

校验码在二进制串中的位置为2的整数幂。剩下的位置为数据。如图所示。

求出校验位的值

以求x2的值为例。为了直观,将表格中的位置用二进制表示。

为了求出x2,要使所有位置的第二位是1的数据(即形如**1*的位置的数据)的异或值为0。即x2^1^1^0^1^0 = 0。因此x2 = 1。同理可得x1 = 0, x3 = 1, x4 = 0。

因此1010110的海明码为01110100110。

海明码如何校验

  •   所有校验码所在的位是只由对应的校验码进行校验,如第1位(只由0001校验)、第2位(只由0010校验)、第4位(只由0100校验)、第8位(只由1000校验)……。也就是这些位如果发生了差错,影响的只是对应的校验码的校验结果,不会影响其它校验码的校验结果。这点很重要,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。

  •    所有信息码位均被至少两个校验码进行了校验,也就是至少校验了两次。查看对应的是哪几组校验结果不符,然后找出这几组共同对应信息码,就可以很快确定是这位信息码在传输过程中出了差错。

假设位置为1011的数据由0变成了1,校验过程为:

将所有位置形如***1, **1*, *1**, 1***的数据分别异或。

***1: 0^1^0^0^1^1 = 1

**1*: 1^1^1^0^1^1 = 1

*1**: 1^0^1^0 = 0 

1***: 0^1^1^1 = 1

之前我们已经计算出,位置1011的数据为0时,***1,**1*,*1***,1***对应的校验码分别为0,1,1,0。现在位置1011的数据变为1时,***1,**1*,*1***,1***对应的校验码分别为1,1,0,1。很容易看出***1,*1**,1***处的校验码都发生改变,而位置***1,*1**,1***所共同对应的信息码的位置,恰巧就是1011。

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