Cos'è la codifica del canale?
La codifica del canale è una tecnica utilizzata nelle comunicazioni digitali per garantire che una trasmissione venga ricevuta con errori minimi o assenti.I vari metodi di codifica che possono essere impiegati sono raggiunti intrecciando ulteriori cifre binarie nella trasmissione.Quando è decodificata all'estremità ricevente, la trasmissione può essere verificata per errori che potrebbero essersi verificati e, in molti casi, riparati.Altre volte, il destinatario chiede semplicemente di nuovo la trasmissione.
L'idea alla base della codifica del canale è stata sviluppata a causa dell'inevitabile esistenza di errori su un determinato tipo di canale di comunicazione.Le onde radio, i segnali elettrici e persino le onde luminose sui canali in fibra ottica avranno una certa quantità di rumore sul mezzo, nonché la degradazione del segnale che si verifica a una certa distanza.Essendo un problema così comune nelle comunicazioni, numerose teorie su come affrontarlo si sono sviluppate sotto rami della matematica applicata come la teoria dell'informazione e la teoria della codifica.
Un metodo comunemente usato è chiamato richiesta di ripetizione automatica (ARQ), che coinvolge semplicemente il destinatario che controlla la trasmissione per gli errori e richiede la ritrasmissione in caso di verifica.Questo a volte viene definito correzione di errori arretrati.La codifica del canale, d'altra parte, è una tecnica di correzione degli errori in avanti (FEC).Il mittente prepara i bit per la trasmissione utilizzando un algoritmo speciale noto come codice di correzione degli errori, che viene quindi decodificato all'estremità ricevente.Entrambi i metodi sono spesso utilizzati anche in modo ibrido, consentendo di riparare piccoli errori nella trasmissione con un codice del canale, con errori importanti che richiedono una ritrasmissione completa.
La prima tecnica di codifica del canale è stata creata da un matematico di nome Richard Hamming,Chi ha sviluppato ciò che è noto come il codice Hamming.Questo è stato il primo codice di correzione degli errori in avanti, che comporta l'inclusione di cifre binarie aggiuntive nella trasmissione che sono chiamate bit di parità.Un calcolo intelligente dei bit di parità sull'estremità ricevente della trasmissione rivelerà se si sono verificati errori nella trasmissione, dove si trovano nella stringa di bit e come ripararli per recuperare la trasmissione originale.
Il codice di Hamming rientra nella famiglia dei metodi di codifica dei canali indicati come codici di blocco, di cui molti sono stati sviluppati nel corso degli anni.I codici di blocco in genere coinvolgono i bit raccolti in blocchi di lunghezze fisse, che vengono quindi definiti parole di codice.A ciascun codice viene fornito i bit di controllo appropriati per la decodifica da parte del destinatario.I metodi di codice a blocchi tendono ad aumentare le dimensioni della trasmissione dovuta ai bit aggiunti nella parola del codice, che può avere un effetto sulla larghezza di banda dei canali.
Un altro metodo di codifica del canale è noto come codice convoluzionale.Questi metodi sono molto più veloci e possono codificare un flusso di bit di qualsiasi lunghezza.Un codice comunemente usato di questo tipo è chiamato Codice Viterbi, creato dal matematico italiano Andrew Viterbi.Lo svantaggio di questo metodo è che all'aumentare della lunghezza del codice convoluzionale, anche la sua complessità durante la decodifica.In molti casi, i codici convoluzionali vengono utilizzati in combinazione con codici di blocco in ciò che è noto come codici di correzione dell'errore concatenati.