Was ist Kanalcodierung?
Kanalcodierung ist eine in der digitale Kommunikation verwendete Technik, um sicherzustellen, dass eine Übertragung mit minimalen oder ohne Fehlern empfangen wird.Die verschiedenen Codierungsmethoden, die angewendet werden können, werden erreicht, indem zusätzliche binäre Ziffern in die Übertragung eingebaut werden.Bei der Dekodierung am Empfangsende kann die Übertragung auf Fehler aufgetreten und in vielen Fällen repariert werden.In anderen Fällen fragt der Empfänger einfach wieder nach dem Getriebe.
Die Idee hinter der Kanalcodierung wurde aufgrund der unvermeidlichen Existenz von Fehlern auf einem bestimmten Kommunikationskanal entwickelt.Funkwellen, elektrische Signale und sogar Lichtwellen über Glasfaserkanälen haben eine gewisse Rauschmenge im Medium sowie eine Verschlechterung des Signals, das über einen bestimmten Abstand auftritt.Da es sich um ein so häufiges Problem in der Kommunikation handelt, haben sich zahlreiche Theorien für den Umgang mit IT unter Zweigen der angewandten Mathematik wie Informationstheorie und Codierungstheorie entwickelt.
Eine üblicherweise verwendete Methode wird als automatische Wiederholungsanforderung (ARQ) bezeichnet, bei der lediglich der Empfänger die Übertragung auf Fehler überprüft und nach einer Übermittlung eintreten sollte.Dies wird manchmal als Rückwärtsfehlerkorrektur bezeichnet.Die Kanalcodierung hingegen ist eine FEC -Technik (Vorwärtsfehlerkorrektur).Der Absender bereitet die Bits für die Übertragung mit einem speziellen Algorithmus vor, der als fehlerkorrigierender Code bekannt ist, der dann am Empfangsende dekodiert wird.Beide Methoden werden häufig auch hybride verwendet, sodass kleine Fehler im Übertragung mit einem Kanalcode repariert werden können, wobei große Fehler eine vollständige Wiedergabe erfordern.
Die erste Kanal -Codierungstechnik wurde von einem Mathematiker namens Richard Hamming erstellt, der Richard Hamming,,Wer entwickelte, was als Hamming -Code bekannt ist.Dies war der erste Vorwärtsfehlerkorrekturcode, der die Einbeziehung zusätzlicher binärer Ziffern in die Übertragung beinhaltet, die als Paritätsbits bezeichnet werden.Eine clevere Berechnung der Paritätsbits am empfangenden Ende der Übertragung zeigt, ob bei der Übertragung Fehler aufgetreten sind, wo sie sich in der Reihe von Bits befinden, und wie sie repariert werden, um die ursprüngliche Übertragung wiederherzustellen.
Der Hamming -Code fällt in die Familie der Kanalcodierungsmethoden, die als Blockcodes bezeichnet werden, von denen im Laufe der Jahre viele entwickelt wurden.Blockcodes umfassen typischerweise die Bits, die in Blöcke fester Längen gesammelt werden, die dann als Codewörter bezeichnet werden.Jedes Codewort erhält die entsprechenden Überprüfungsbits für die Dekodierung durch den Empfänger.Blockcode -Methoden erhöhen in der Regel die Größe der Übertragung aufgrund der hinzugefügten Bits im Codewort, die sich auf die Bandbreite der Kanäle auswirken können.
Eine weitere Kanal -Codierungsmethode wird als Faltungscode bezeichnet.Diese Methoden sind viel schneller und können einen Bitstrom jeder Länge kodieren.Ein häufig verwendeter Code dieses Typs wird als Viterbi -Code bezeichnet, der vom italienischen Mathematiker Andrew Viterbi erstellt wurde.Der Nachteil dieser Methode ist, dass mit zunehmender Länge des Faltungscodes auch seine Komplexität bei der Dekodierung zunimmt.In vielen Fällen werden Faltungscodes in Kombination mit Blockcodes in dem verwendet, was als verkettete Fehlerkorrekturcodes bekannt ist.