Qu'est-ce que le codage des canaux?

Le codage des canaux est une technique utilisée dans les communications numériques pour garantir qu'une transmission est reçue avec un minimum ou pas d'erreurs.Les différentes méthodes de codage qui peuvent être utilisées sont réalisées en entrelacant des chiffres binaires supplémentaires dans la transmission.Lorsqu'il est décodé à l'extrémité de réception, la transmission peut être vérifiée pour les erreurs qui peuvent s'être produites et, dans de nombreux cas, réparées.D'autres fois, le destinataire demande simplement la transmission à nouveau.

L'idée derrière le codage des canaux a été développée en raison de l'existence inévitable d'erreurs sur un type donné de canal de communication.Les ondes radio, les signaux électriques et même les ondes légères sur les canaux à fibre optique auront une certaine quantité de bruit sur le milieu, ainsi que la dégradation du signal qui se produit à une certaine distance.Étant un problème aussi courant dans les communications, de nombreuses théories sur la façon de s'y occuper se sont développées sous les branches des mathématiques appliquées telles que la théorie de l'information et la théorie du codage.

Une méthode couramment utilisée est appelée demande de répétition automatique (ARQ), qui implique simplement que le destinataire vérifie la transmission pour les erreurs et demandant la retransmission devrait se produire.Ceci est parfois appelé correction d'erreur vers l'arrière.Le codage de canal, en revanche, est une technique de correction d'erreur (FEC) à terme.L'expéditeur prépare les bits pour la transmission à l'aide d'un algorithme spécial connu sous le nom de code de correction d'erreur, qui est ensuite décodé à l'extrémité de réception.Les deux méthodes sont également souvent utilisées de manière hybride, permettant de réparer de petites erreurs de transmission avec un code de canal, avec des erreurs majeures nécessitant une retransmission complète.

La première technique de codage de canal a été créée par un mathématicien nommé Richard Hamming,qui a développé ce que l'on appelle le code Hamming.Il s'agissait du premier code de correction d'erreur à terme, qui implique l'inclusion de chiffres binaires supplémentaires dans la transmission qui sont appelés bits de parité.Un calcul intelligent des bits de parité à l'extrémité de réception de la transmission révélera si des erreurs se sont produites dans la transmission, où elles se trouvent dans la chaîne de bits, et comment les réparer afin de récupérer la transmission d'origine.

Le code Hamming appartient à la famille des méthodes de codage des canaux appelées codes de bloc, dont beaucoup ont été développés au fil des ans.Les codes de bloc impliquent généralement les bits collectés en blocs de longueurs fixes, qui sont ensuite appelés mots de code.Chaque mot de code reçoit les bits de vérification appropriés pour le décodage par le destinataire.Les méthodes de code de bloc ont tendance à augmenter la taille de la transmission due aux bits ajoutés dans le mot de code, qui peut avoir un effet sur la bande passante des canaux.

Une autre méthode de codage de canal est connue sous le nom de code convolutionnel.Ces méthodes sont beaucoup plus rapides et peuvent coder un flux un peu de toute longueur.Un code couramment utilisé de ce type est appelé le code Viterbi, créé par le mathématicien italien Andrew Viterbi.L'inconvénient de cette méthode est que lorsque la longueur du code convolutionnel augmente, il en va de même pour sa complexité lors du décodage.Dans de nombreux cas, les codes convolutionnels sont utilisés en combinaison avec des codes de bloc dans ce qui est connu comme des codes de correction d'erreur concaténés.