Vad är kanalkodning?

Kanalkodning är en teknik som används i digital kommunikation för att säkerställa att en överföring tas emot med minimala eller inga fel.De olika kodningsmetoderna som kan användas uppnås genom att sammanställa ytterligare binära siffror i transmissionen.När de avkodas i den mottagande änden kan överföringen kontrolleras för fel som kan ha inträffat och i många fall repareras.Andra gånger ber mottagaren helt enkelt om överföringen igen.

Idén bakom kanalkodning utvecklades på grund av den oundvikliga existensen av fel på en given typ av kommunikationskanal.Radiovågor, elektriska signaler och till och med ljusvågor över fiberoptiska kanaler kommer att ha en viss mängd brus på mediet, liksom nedbrytning av signalen som uppstår på något avstånd.Som ett så vanligt problem inom kommunikation har många teorier för hur man hanterar det utvecklats under grenar av tillämpad matematik som informationsteori och kodningsteori.

En vanligt förekommande metod kallas automatisk upprepningsbegäran (ARQ), som helt enkelt innebär att mottagaren kontrollerar överföringen för fel och be om överföring bör inträffa.Detta kallas ibland en bakåtfelkorrigering.Kanalkodning är å andra sidan en FEC -teknik (framåtfelkorrigering (FEC).Avsändaren förbereder bitarna för överföring med hjälp av en speciell algoritm som kallas en felkorrigeringskod, som sedan avkodas i den mottagande änden.Båda metoderna används också ofta på ett hybrid sätt, vilket möjliggör små fel i överföringen att repareras med en kanalkod, med stora fel som kräver en fullständig vidarebefordran.

Den första kanalkodningstekniken skapades av en matematiker som heter Richard Hamming,som utvecklade vad som är känt som Hamming -koden.Detta var den första korrigeringskoden för framåtfel, som innebär att ytterligare binära siffror inkluderas i överföringen som kallas paritetsbitar.En smart beräkning av paritetsbitarna i den mottagande änden av överföringen kommer att avslöja om några fel har inträffat i överföringen, där de befinner sig i strängen av bitar, och hur man reparerar dem för att återställa den ursprungliga växellådan.

Hamming -koden faller in i familjen med kanalkodningsmetoder som kallas blockkoder, varav många har utvecklats under åren.Blockkoder involverar vanligtvis bitarna som samlas in i block med fasta längder, som sedan kallas kodord.Varje kodord ges lämpliga kontrollbitar för avkodning av mottagaren.Blockkodmetoder tenderar att öka överföringsstorleken på grund av de extra bitarna i kodordet, som kan påverka kanalens bandbredd.

En annan kanalkodningsmetod kallas en konvolutionell kod.Dessa metoder är mycket snabbare och kan koda lite ström av vilken längd som helst.En vanligt förekommande kod av denna typ kallas Viterbi -koden, skapad av den italienska matematikern Andrew Viterbi.Nackdelen med denna metod är att när längden på den konvolutionella koden ökar, så gör dess komplexitet vid avkodning.I många fall används konvolutionskoder i kombination med blockkoder i vad som kallas sammankopplade felkorrigeringskoder.