Hva er kanalkoding?

Kanalkoding er en teknikk som brukes i digital kommunikasjon for å sikre at en overføring mottas med minimale eller ingen feil.De forskjellige kodingsmetodene som kan benyttes oppnås ved å vekke ytterligere binære sifre i overføringen.Når den er dekodet i mottakende ende, kan overføringen sjekkes for feil som kan ha skjedd og i mange tilfeller reparert.Andre ganger ber mottakeren ganske enkelt om overføringen igjen.

Ideen bak kanalkoding ble utviklet på grunn av den uunngåelige eksistensen av feil på en gitt type kommunikasjonskanal.Radiobølger, elektriske signaler og til og med lette bølger over fiberoptiske kanaler vil ha en viss støy på mediet, samt nedbrytning av signalet som oppstår over et stykke.Å være et så vanlig problem i kommunikasjon, har mange teorier for hvordan de skal takle det utviklet seg under grener av anvendt matematikk som informasjonsteori og kodingsteori.

En vanlig brukt metode kalles automatisk repetisjonsforespørsel (ARQ), som ganske enkelt involverer mottakeren som sjekker overføringen for feil og ber om overføring hvis noen oppstår.Dette blir noen ganger referert til som tilbakevendende feilkorreksjon.Kanalkoding er derimot en FEC -teknikk for fremover feilkorreksjon (FEC).Avsenderen utarbeider bitene for overføring ved hjelp av en spesiell algoritme kjent som en feilkorrigerende kode, som deretter dekodes på mottakende enden.Begge metodene blir også ofte brukt på en hybrid måte, noe som gjør at små feil i overføringen kan repareres med en kanalkode, med store feil som krever en fullstendig overføring.

Den første kanalkodingsteknikken ble opprettet av en matematiker ved navn Richard Hamming,som utviklet det som er kjent som Hamming Code.Dette var den første fremre feilkorreksjonskoden, som innebærer inkludering av ytterligere binære sifre i overføringen som kalles paritetsbiter.En smart beregning av paritetsbitene på den mottakende enden av overføringen vil avdekke om det har oppstått noen feil i overføringen, der de er i strengen med biter, og hvordan du kan reparere dem for å gjenopprette den opprinnelige overføringen.

Hamming -koden faller inn i familien til kanalkodingsmetoder referert til som blokkkoder, hvorav mange har blitt utviklet gjennom årene.Blokkkoder involverer vanligvis at bitene blir samlet inn i blokker av faste lengder, som deretter blir referert til som kodeord.Hvert kodeord blir gitt passende sjekkbiter for avkoding av mottakeren.Blokkkodemetoder har en tendens til å øke størrelsen på overføringen på grunn av de ekstra bitene i kodeordet, noe som kan ha en effekt på kanalene båndbredde.

En annen kanalkodingsmetode er kjent som en konvolusjonell kode.Disse metodene er mye raskere og kan kode en bitstrøm av hvilken som helst lengde.En ofte brukt kode av denne typen kalles Viterbi -koden, opprettet av den italienske matematikeren Andrew Viterbi.Ulempen med denne metoden er at når lengden på den konvolusjonelle koden øker, gjør det også kompleksiteten når den avkodes.I mange tilfeller brukes konvolusjonelle koder i kombinasjon med blokkeringskoder i hva som er kjent som sammenkoblet feilkorrigeringskoder.