Hvad er kanalkodning?
Kanalkodning er en teknik, der bruges i digital kommunikation for at sikre, at en transmission modtages med minimal eller ingen fejl. De forskellige kodningsmetoder, der kan anvendes, opnås ved at sammenvæve yderligere binære cifre i transmissionen. Når den er afkodet i den modtagende ende, kan transmissionen kontrolleres for fejl, der kan have fundet sted og i mange tilfælde repareret. Andre gange beder modtageren simpelthen om transmissionen igen.
Idéen bag kanalkodning blev udviklet på grund af den uundgåelige eksistens af fejl på en given type kommunikationskanal. Radiobølger, elektriske signaler og endda lette bølger over fiberoptiske kanaler vil have en vis mængde støj på mediet samt nedbrydning af signalet, der forekommer i nogen afstand. At være et så almindeligt problem i kommunikation, har adskillige teorier for, hvordan man håndterer det, udviklet sig under grene af anvendt matematik såsom informationsteori og kodningsteori.
En almindeligt anvendt metode kaldes automatisk gentagelsesanmodning (ARQ), som simpelthen involverer modtageren, der kontrollerer transmission for fejl og beder om videresendelse, hvis der skulle ske nogen. Dette omtales undertiden som bagudfejlkorrektion. Kanalkodning er på den anden side en fremadrettet fejlkorrektion (FEC) teknik. Afsenderen forbereder bitene til transmission ved hjælp af en speciel algoritme kendt som en fejlkorrektionskode, som derefter afkodes i den modtagende ende. Begge metoder bruges også ofte på en hybrid måde, hvilket gør det muligt at reparere små fejl i transmission
Den første kanalkodningsteknik blev oprettet af en matematiker ved navn Richard Hamming, der udviklede det, der er kendt som Hamming -koden. Dette var den første fremadrettede fejlkorrektionskode, som indebærer inkludering af yderligere binær digiTS i transmissionen, der kaldes paritetsbits. En smart beregning af paritetsbitene på den modtagende ende af transmissionen vil afsløre, om der er sket nogen fejl i transmissionen, hvor de er i strengen af bits, og hvordan man reparerer dem for at gendanne den originale transmission.
Hamming -koden falder ind i familien af kanalkodningsmetoder, der kaldes blokkoder, hvoraf mange er blevet udviklet gennem årene. Blokkoder involverer typisk de bits, der opsamles i blokke med faste længder, som derefter omtales som kodeord. Hvert kodeord får de passende kontrolbits til afkodning af modtageren. Blokkodemetoder har en tendens til at øge størrelsen på transmissionen på grund af de tilføjede bits i kodeordet, som kan have en effekt på kanalens båndbredde.
En anden kanalkodningsmetode er kendt som en indviklet kode. Disse metoder er meget hurtigere og kan kode en smule strøm af enhver længde. En almindelig anvendt kode forDenne type kaldes Viterbi -koden, oprettet af den italienske matematiker Andrew Viterbi. Ulempen med denne metode er, at når længden af den indviklede kode stiger, gør dens kompleksitet også ved afkodning. I mange tilfælde bruges indviklingskoder i kombination med blokkoder i det, der er kendt som sammenkædede fejlkorrektionskoder.