Qu'est-ce que le codage de canal?
Le codage de canal est une technique utilisée dans les communications numériques pour garantir qu'une transmission est reçue avec un minimum d'erreurs ou aucune erreur. Les différentes méthodes de codage pouvant être utilisées sont obtenues en entrelacement de chiffres binaires supplémentaires dans la transmission. Lorsqu'il est décodé du côté destinataire, la transmission peut être vérifiée pour rechercher les erreurs éventuelles et, dans de nombreux cas, réparée. D'autres fois, le destinataire demande simplement à nouveau la transmission.
L'idée derrière le codage de canal a été développée en raison de l'existence inévitable d'erreurs sur tout type de canal de communication. Les ondes radio, les signaux électriques et même les ondes lumineuses sur les canaux en fibre optique génèrent une certaine quantité de bruit sur le support, ainsi qu'une dégradation du signal sur une certaine distance. Étant un problème si commun dans les communications, de nombreuses théories ont été développées dans 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 consiste simplement à demander au destinataire de rechercher des erreurs dans la transmission et de demander une retransmission, le cas échéant. Ceci est parfois appelé correction d'erreur vers l'arrière. Le codage de canal, en revanche, est une technique de correction d'erreur directe (FEC). L'expéditeur prépare la transmission des bits à l'aide d'un algorithme spécial appelé code de correction d'erreur, qui est ensuite décodé à la réception. Les deux méthodes sont également souvent utilisées de manière hybride, ce qui permet de réparer les petites erreurs de transmission avec un code de canal, les erreurs majeures nécessitant une retransmission complète.
La première technique de codage de canal a été créée par un mathématicien, Richard Hamming, qui a mis au point le code de Hamming. Il s'agissait du premier code de correction d'erreur en aval, qui impliquait l'inclusion dans la transmission de chiffres binaires supplémentaires appelés bits de parité. Un calcul astucieux des bits de parité à l'extrémité de réception de la transmission révélera si des erreurs se sont produites lors de la transmission, où ils se trouvent dans la chaîne de bits et comment les réparer afin de récupérer la transmission d'origine.
Le code de Hamming fait partie de la famille des méthodes de codage de canal appelées codes en bloc, dont beaucoup ont été développées au fil des ans. Les codes de bloc impliquent généralement que les bits soient collectés en blocs de longueurs fixes, qui sont ensuite appelés mots de code. Chaque mot de code reçoit les bits de contrôle appropriés pour le décodage par le destinataire. Les méthodes de code en bloc ont tendance à augmenter la taille de la transmission en raison des bits ajoutés dans le mot de code, ce qui peut avoir un effet sur la bande passante du canal.
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 de bits de n'importe quelle longueur. Un code de ce type couramment utilisé est appelé code Viterbi, créé par le mathématicien italien Andrew Viterbi. L'inconvénient de cette méthode est que plus le code convolutionnel est long, plus sa complexité augmente lors du décodage. Dans de nombreux cas, les codes de convolution sont utilisés en combinaison avec des codes de bloc dans ce qu'on appelle des codes de correction d'erreur concaténés.