Co je kódování kanálů?

kódování kanálů je technika používaná v digitální komunikaci k zajištění přijetí přenosu s minimálními nebo žádnými chybami.Různé metody kódování, které lze použít, se dosahují propojením dalších binárních číslic do přenosu.Při dekódování na přijímajícím konci lze přenos zkontrolovat na chyby, které se mohly vyskytnout, a v mnoha případech opraveno.Jindy příjemce jednoduše požádá o přenos.

Myšlenka kódování kanálů byla vyvinuta kvůli nevyhnutelné existenci chyb na jakémkoli daném typu komunikačního kanálu.Rádiové vlny, elektrické signály a dokonce i světelné vlny nad optickými kanály budou mít na médiu určité množství hluku, jakož i degradaci signálu, ke kterému dochází v určité vzdálenosti.Vzhledem k tomu, že je to tak běžný problém v komunikaci, mnoho teorií, jak se s ním vypořádat, se vyvinuly pod odvětvími aplikované matematiky, jako je teorie informací a teorie kódování.

Jedna běžně používaná metoda se nazývá automatický požadavek opakování (ARQ), což jednoduše zahrnuje příjemce, který kontroluje přenos z hlediska chyb a žádost o opakované přenos, pokud by došlo k jakémukoli.Toto je někdy označováno jako oprava zpětného chyby.Na druhé straně kódování kanálu je technika korekce chyby vpřed (FEC).Odesílání připravuje bity pro přenos pomocí speciálního algoritmu známého jako kód opravující chyby, který je poté dekódován na přijímacím konci.Obě metody se také často používají hybridním způsobem, což umožňuje opravu malých chyb v přenosu pomocí kódu kanálu, přičemž hlavní chyby vyžadují úplné převody.

První techniku kódování kanálu vytvořil matematik jménem Richard Hamming,kdo vyvinul, co je známé jako hammingový kód.Jednalo se o první korekční kód chyby vpřed, který zahrnuje zahrnutí dalších binárních číslic do přenosu, který se nazývá paritní bity.Chytrý výpočet paritních bitů na přijímajícím konci přenosu odhalí, zda došlo k chybám v přenosu, kde jsou v řetězci bitů a jak je opravit, aby se obnovil původní přenos.

Hasmingový kód spadá do rodiny metod kódování kanálů označovaných jako blokové kódy, z nichž mnoho bylo vyvinuto v průběhu let.Kódy bloků obvykle zahrnují shromažďované bity do bloků pevných délek, které se pak označují jako kódová slova.Každému kódovému slovu dostane příslušné kontrolní bity pro dekódování příjemcem.Metody blokového kódu mají tendenci zvyšovat velikost přenosu v důsledku přidaných bitů v kódovém slově, což může mít vliv na šířku pásma kanálů.

Další metoda kódování kanálu je známá jako konvoluční kód.Tyto metody jsou mnohem rychlejší a mohou kódovat trochu proudu jakékoli délky.Jeden běžně používaný kód tohoto typu se nazývá kód VITERBI, vytvořený italským matematikem Andrewem Viterbiho.Nevýhodou této metody je, že se zvyšující se délkou konvolučního kódu se při dekódování také také složitost.V mnoha případech se konvoluční kódy používají v kombinaci s kódy bloků v tom, co je známo jako zřetězené kódy korekce chyb.