Wat is kanaalcodering?
Kanaalcodering is een techniek die wordt gebruikt in digitale communicatie om ervoor te zorgen dat een transmissie wordt ontvangen met minimale of geen fouten. De verschillende coderingsmethoden die kunnen worden gebruikt, worden bereikt door extra binaire cijfers in de transmissie te verweven. Wanneer het aan de ontvangende kant is gedecodeerd, kan de transmissie worden gecontroleerd op fouten die kunnen zijn opgetreden en, in veel gevallen, gerepareerd. Andere keren vraagt de ontvanger eenvoudigweg opnieuw om de transmissie.
Het idee achter kanaalcodering is ontwikkeld vanwege het onvermijdelijke bestaan van fouten op een bepaald type communicatiekanaal. Radiogolven, elektrische signalen en zelfs lichtgolven over glasvezelkanalen zullen een hoeveelheid ruis op het medium hebben, evenals afbraak van het signaal dat op enige afstand optreedt. Als een veel voorkomend probleem in de communicatie, hebben talloze theorieën over hoe ermee om te gaan, zich ontwikkeld onder takken van toegepaste wiskunde, zoals informatietheorie en coderingstheorie.
Eén veelgebruikte methode wordt Automatic Repeat Request (ARQ) genoemd, waarbij de ontvanger eenvoudigweg de transmissie op fouten controleert en om hertransmissie vraagt als er zich voordoet. Dit wordt soms achterwaartse foutcorrectie genoemd. Kanaalcodering is daarentegen een voorwaartse foutcorrectie (FEC) -techniek. De afzender bereidt de bits voor op verzending met behulp van een speciaal algoritme dat bekend staat als een foutcorrectiecode, die vervolgens aan de ontvangende kant wordt gedecodeerd. Beide methoden worden ook vaak op een hybride manier gebruikt, waardoor kleine fouten in de transmissie kunnen worden gerepareerd met een kanaalcode, met grote fouten die een volledige hertransmissie vereisen.
De eerste kanaalcodeertechniek is gemaakt door een wiskundige genaamd Richard Hamming, die ontwikkelde wat bekend staat als de Hamming -code. Dit was de eerste voorwaartse foutcorrectiecode, die de opname van extra binaire digi inhoudtts in de transmissie die pariteitsbits worden genoemd. Een slimme berekening van de pariteitsbits aan het ontvangende uiteinde van de transmissie zal onthullen of er fouten zijn opgetreden in de transmissie, waar ze zich in de reeks bits bevinden, en hoe ze te repareren om de oorspronkelijke verzending te herstellen.
De Hamming -code valt in de familie van kanaalcoderingsmethoden die blokcodes worden genoemd, waarvan velen in de loop der jaren zijn ontwikkeld. Blokcodes omvatten meestal de bits die worden verzameld in blokken van vaste lengtes, die vervolgens worden aangeduid als codewoorden. Elk codewoord krijgt de juiste controlebits voor het decoderen door de ontvanger. Blokcodemethoden hebben de neiging om de grootte van de transmissie te vergroten vanwege de toegevoegde bits in het codewoord, wat een effect kan hebben op de bandbreedte van het kanaal.
Een andere kanaalcodeermethode staat bekend als een convolutionele code. Deze methoden zijn veel sneller en kunnen een bitstroom van elke lengte coderen. Een veel gebruikte code vanDit type wordt de ViterBI -code genoemd, gemaakt door de Italiaanse wiskundige Andrew Viterbi. Het nadeel van deze methode is dat naarmate de lengte van de convolutionele code toeneemt, ook de complexiteit ervan bij het decoderen. In veel gevallen worden convolutionele codes gebruikt in combinatie met blokcodes in wat bekend staat als aaneengeschakelde foutcorrectiecodes.