CRC性能分析与生成多项式选取的研究.docx

学校代号10462学号07083051004分类号TP3I1密级公开CRC性能分析及生成多项式选取的研究(坏七超±t鹭统硕士学位论文CRC性能分析及生成多项式选取的探讨魏艳郑州轻工业学院学位申请人：魏艳导师姓名及职称：马吉明教授专业名称：计算机应用技术学科门类：工学论文提交日期：2008年6月ADissertationSubmittedtoZhengzhouUniversityof1.ightIndustryfortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringScienceAnalysisonCRCPerformanceandResearchonPolynomialSelectionCandidateiWeiYanSupervisor:MaJi-mingMajorjConiputerApplicationandTechnologySchlofComputerandCommunicationEngineeringZhengzhouUniversityof1.ightIndustryZhcngzhouJune2008郑州轻工业学院学位论文原创性声明本人慎重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行探讨工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发衣或撰写过的作品成果。对本文的探讨做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作出了明确的声明并表示了谢意。本人学位论文与资料若有不实，情愿担当一切相关的法律贲任。学位论文作者签名：年月日郑州轻工业学院学位论文学问产权声明书本人完全了解学校有关爱护学问产权的规定，即：探讨生在校攻读学位期间论文工作的学问产权单位属于郑州轻工业学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采纳影卬、缩印或扫描等复制于段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文探讨课题再撰写的文章一律注明作者单位为郑州轻工业学院。保密论文待解密后适用本声明。学位论文作者签名：指导老师签名：年月日摘要循环冗余校验码(CR。是一种常用的检错编码，它具有很强的检错实力，同时实现也较简洁，因此在各种网络系统中得到了广泛应用。在嵌入式网络系统和其他应用环境中，CRC常常用于信息传输过程中的差错检测。可是，目前常用的CRC生成多项式的差错检测实力并不是完全像人们认为的那么优秀，通过仿典试验探讨，发觉口前常用的生成多项式其综合检;则实力有确定的局限性，要么是检借实力比其他一些生成多项式差，要么就是检错实力仅仅是在某些数据帧长度表现的比较优秀.而且这些缺点和局限性缺似乎被忽视这在很大程度上是由于很少有资料和文献介绍以何种标精确定生成多项式的结构引起的.对于上面提出的问题，本文从常用的生成多项式的检错性能分析动身，得出两个重要的结论：(D生成多项式的比特数越大，其差错检测实力越强，漏检错误率越低：(2)生成多项式比特数相同的状况下，差错检测实力相同：漏检错误概率范用大致相同，但是对于不同的信道误码率，乂有不同的漏检错误概率。这两个结论对后面更加深化的探时供应了理论依据和支持。基于上述探讨结论，通过对嵌入式网络系统特性的探讨，在此应用背景卜;重点探讨了CRC的最小码距和漏检错误概率两个主要的性能影响因素对其检错性能的影响，选取部分3bitsl6bi(s的生成多项式为探讨样本，采纳仿真方法获得不同形式的生成多项式的最小码距和漏检错误概率的具体数据，在对性能因素分析基础上，结合仿或数据，提出了一种CRC生成多项式选取方法，一方面作为对不同结构的生成多项式直观具体的评价方法，另一方面在特定应用环境下性能更优的生成多项式供应了具体的。应用选取方法，以嵌入式网络系统常用的各种类型的生成多项式为主要考察样本，险证目前常用生成多项式存在一些局限性的同时，也筛选出了在嵌入式网络系统中性能较好的其它生成多项式，对今后工作的进步深化开展具有较好的参考价值。关键词I循环冗余校验码，生成多项式，战入式网络通信系统，仿真ABSTRACTCyclicRedundancyCode(CRC)providesafirstlineofdefenseagainstdatacorruptioninmanynetworksandiscommonlyusedforerrordetectioninembeddednetworksandotherapplications.Unfortunately,manycommonlyusedCRCpolynomialsprovidesignificantlylessc11ordetectioncapabilitythantheymight.Anexhaustiveexplorationrevealsthat11>stpreviouslypublishedCRCpolynomialsarceitherinferiortoalternativesorarconlygoodchoicesforparticularmessagelengths.Unfortunatelytheseshortcomingsandlimitationsoftenseemtobeoverlooked.ThisislargelybecausethereislittlepublishedguidanceandlessquantitativedataUPOnwhichtobasetradeofdecisions.'ohelpimprovethissituation,first,thisPaPergivesananalysisfortheerrordetectioncapabilityofcommonlyusedpolynomialsfromtheacademicandemulator.Itrevealstwoconclusions:(1)oneisthesizeofCRCsisrelatetothePerfbrmanee.(2)'hestructureofpolynomialsisalsorelatedtotheerrordetectionperformanceofpolynomials.Thispaperproposes“good、generalpurposeCRCsforerrordetectionapplicationsthatencompassmanycurrentandfutureembeddednetworkprotocols.Dcscribingapolynomialselectionprocessforembeddednetworkapplicatinsandproposesasetofgoodgeneralpurposepolynomials.Somenewpolynomialsprovidegoodperformancefor3-tol6-bilCRC-Throughtheparticularcmlationalprocess,whichvalidatesthenewpolynomialshavethestrengtherrordetectionabilityononehand,andontheotherhand,provesthefeasibilityandvalidityofthisneth<xl,provideusmuchmoreacademicanddataoourfuturework.Theapplicationoftheselectionvalidatesthelocalizationofstandards,andthenprovidessomegoodperformancepolymonailsforembeddednetworks.Keywords:CRC.Polynomials,EmbeddedNetworks.Simulation第一章绪论11.1 立题背景11.2 课题探讨的意义21.3 论文主要内容支配314小结4其次章差错限制理论和系统仿真探讨52.1 差错限制编码相关5数字通信系统及信道模型5差错限制系统和编码的分类6循环码理论7缩短循环码152.2 系统仿真探讨162.2.1 步骤162.2.2 MatIab/Simulink仿真工具182.2.3 S-函数简介192.3 小结20第三章循环冗余校验码的性能分析及仿真211.1 性能分析213.1.1CRC检错原理分析22差错检测实力分析22涉检错误概率分析231.2 仿真原理及方法24差错检测实力仿真24漏检错误率仿真261.3 仿真结果27差错检测实力仿真结果27漏检错误概率仿真结果281.4 结论29第四章探究生成多项式的选取标准314. 1应用背毋314.1 性能影响因素分析32汉明距离，码重以及漏枪错误概率的关系32仿真数据分析334.2 联入式网络系统中生成多项式的选取35生成多项式选取方法的理论依据和设计思想35生成多项式选取方法的具体步骤364.3 结论39第五章生成多项式选取方法的应用405. 1方法的应用结果405.1 方法应用结果的分析415. 2.18bits生成多项式的性能比较416. 2.212bits生成多项式的性能比蛟437. 2.316bits生成多项式的性能比较47小结515.2 结论51第六章结论及展望546. 1论文主要完成的工作546.1 存在的问Sg和不足546.2 小结55参考文献56附录攻读硕士学位期间发表论文书目60致谢62第一章绪论1.1 立题背景提高信息传输的牢靠性和有效性，始终是通信领域探讨和追求的目标。1948年，现代信息理论的莫基人C.E.Shannon在他的开创性论文“Amathematicalthcorj,ofCOmmUniCaIiOn”"2中首次阐明白在有噪信道中实现牢靠通信的方法，提出了闻名的有噪信道编码定理，通过某种编码方法，使得随若码长的蝌加误码率达到的彦小。该理论奠定了差错限制码的基石。香农信道编码定理：1) R<C,当采纳最大似然洋码时，能以随意小的错误率Pr(E)传递速率为R的信息.码长N要足够大.2) R>C,存在有效的编码方法实现满足Pb要求的速率为R的信息。香农证明码长N足够大时，随机选择的码有高概率为好码。其中，C是信道容量，R是码率，高斯白噪声信道的信道容量C的计算方法如下：C=IVIog,(l+-XWr5)(1-1)式中，W是信道所供应的带宽，代=ES是信号功率，ES是信号能量，是分组信号的持续时间即信号宽度，抬/W是单位频带的信号功率，NO是单位频带的噪声功率，弋/WV11是信噪比。从对Shannon信道编码定理的分析中可以看出，Shannon在对定理的证明中引用了三个基本条件：I)采纳随机编码、译码方式；3) 编译码长度1.-无穷，即码长无限；4) 译码采纳最大似然译码算法。也就是说，在信道传输速率R不超过信道容量C的前提下，只有在码组长度无限长的码集合中随机的选择编码码字并且在接收端采纳最大似然译码算法时，才能使误码率接近零。但是，最大似然译码的困难性随编码长度指数增加