Codare canal
Această intrare sau secțiune privind telecomunicațiile nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
În telecomunicații, termenul de codare a canalelor desemnează, într-o transmisie digitală , setul de tehnici de procesare a semnalului informațional , în amonte de transmisie, care vizează asigurarea pe cât posibil transmiterea optimă a unui mesaj , adică integritatea datelor prin un canal zgomotos care introduce erori în transmiterea datelor. În special, acestea sunt tehnici care introduc redundanță într-un flux de informații digitale care este apoi utilizat pentru detectarea și / sau corectarea erorii în aval la recepție. În telecomunicații, codarea canalelor, împreună cu codificarea sursă , reprezintă, prin urmare, unul dintre avantajele transmisiilor digitale în comparație cu cele analogice, fiind o prerogativă a reprezentării informațiilor în format digital.
Elementul din transmisie atribuit codării canalului se numește codator de canal , cel complementar din recepție se numește decodor de canal . Tehnica, cu același BER , în virtutea detectării și corectării erorilor, permite, de asemenea, reducerea raportului semnal / zgomot , care este un parametru direct legat de probabilitatea de eroare sau, prin urmare, de puterea utilului semnal, permițând astfel economii de putere de transmisie. Prețul pe care îl plătiți pentru utilizarea acestor tehnici este reducerea eficienței de transmitere a datelor utile (rata de transfer) sau reducerea eficienței spectrale , având în vedere introducerea de redundanță și necesitatea unei mai mare lățime de bandă pentru noua transmisie la paritate. De transmitere viteza . Operațiunea de codare a canalelor folosește cunoștințe despre teoria codului .
Descriere
Metode de schimb de informații și dialog de protocoale
Informațiile sunt schimbate în modul următor:
- simplex , mesajul se deplasează într-o singură direcție
- semi-duplex , mesajele călătoresc în ambele direcții, dar alternativ
- full-duplex , mesajele sunt schimbate în ambele direcții, chiar în același timp.
Protocoalele comunică între ele folosind disciplinele One Way , Two Way Alternate sau Two Way simultane .
Tipuri de coduri
Există diferite tipuri de coduri, divizibile în principal în coduri de bloc (sau liniare , cum ar fi Hamming ) și coduri convoluționale .
În primul caz, coduri de blocuri, toate blocurile de date sunt legate între ele prin secvențe adăugate pachetelor și distinse între ele; în al doilea caz, pe de altă parte, o anumită redundanță Q se adaugă pachetelor și pachetele, deși nu se disting, sunt totuși legate între ele.
Un caz particular este constituit, în schimb, de utilizarea sistemelor de codare a canalelor concatenate sau de utilizarea mai multor coduri concatenate , sau în cascadă între ele, pentru a crește eficiența corectării erorilor ( codul exterior și codul interior ).
Coduri de control și corecție
În funcție de tipul de mesaj care trebuie transmis, se va alege tipul de control al erorilor și, eventual, de corectare (de fapt, la trimiterea, de exemplu, a cadrelor video în videoconferință, nu va fi necesar ca toate datele să ajungă intacte; pe contrar, de exemplu,.: transmiterea FTP , va fi imperativ să se asigure sosirea corectă a tuturor datelor). Cele mai utilizate două metode de codificare sunt introduse pe scurt mai jos: codurile de detectare a erorilor și codurile de detectare și corectare a erorilor se disting.
Evaluarea unui cod
Performanța unui cod este măsurată în:
- capacitate de detectare : numărul maxim de erori pe care este capabil să le detecteze într-un cuvânt de cod.
- capacitate de corecție : numărul maxim de erori pe care le poate corecta într-un cuvânt cod. Aceasta este întotdeauna mai mică decât capacitatea de detectare; în consecință, într-un cod de detecție / corecție nu sunt eliminate toate erorile: de obicei, BER poate fi redus la valori de ordinul 10 ^ -6.
- rata de cod : este raportul (mai mic de 1) dintre biții de mesaj (adică informația k ) și lungimea totală a cuvântului de cod ( n ), , cu egală cu redundanța introdusă. Reprezintă o măsură în ceea ce privește eficiența codului: cu cât acest raport este mai mic (adică cu atât este mai mare este ridicat) și cu cât se introduce mai multă redundanță și codul canalului este eficient, dar eficiența transmisiei datelor utile scade și crește nevoia de lățime de bandă pentru transmisie (inversul ratei codului este factorul de expansiune a benzii , adesea notat cu β).
În special, dacă codificatorul de canal primește la intrarea sa un flux de biți cu o rată egală cu Rs, trebuie să garanteze la ieșire o rată de emisie cel puțin egală cu rata de intrare pentru a evita pierderea informațiilor; deoarece introduce de fapt redundanță de biți, fluxul de ieșire trebuie să aibă o rată de biți Rc mai mare decât cea de intrare pentru a garanta starea menționată mai sus.
ARQ (Automatic Repeat-reQuest)
Este o entitate la egalitate cu receptorul, care îndeplinește doar sarcina de a detecta o eroare (dar nu de a o corecta). Pachetele corupte sunt eliminate și se solicită retransmiterea lor. Acest lucru poate fi solicitat prin 3 protocoale diferite:
- Opriți și așteptați : expeditorul trimite un mesaj și așteaptă de la destinatar o confirmare pozitivă (ACK), negativă (NACK) sau o comandă; dacă expiră timpul de așteptare ( time-out ) pentru unul dintre aceste trei, expeditorul va retrimite pachetul și destinatarul se va angaja să renunțe la orice răspuns. În cazul în care apare o eroare la transmiterea semnalului de confirmare (ACK), expeditorul va retrimite pachetul; destinatarul va primi astfel o copie a pachetului deja primit, crezând că a fost primit un pachet nou. Pentru a depăși această problemă, puteți continua numerotând pachetele transmise, adică inserând un bit de numărare.
- Reveniți N : expeditorul are un buffer în care stochează N pachete de trimis, deoarece primește confirmarea ACK, golește bufferul și îl umple cu pachete noi; în caz de pachete pierdute sau deteriorate și aruncate, blocul de pachete afectate este retrimis. Pachetele primite de destinatar după cel aruncat sunt aruncate.
- Repetare selectivă : în acest caz, destinatarul are și un buffer pentru a stoca pachetele primite după cel / cele aruncate; când pachetele afectate sunt recepționate cu succes, fie tampoanele sunt golite (expeditor), fie pachetele conținute salvate (receptor).
Aceste protocoale sunt utilizate atunci când nu există o comunicare în timp real care să nu permită timpii de latență ai unei retransmisii, necesitând astfel coduri de detecție și corecție.
FEC (Forward Error Correction)
FEC (acronim pentru Forward Error Correction ) este un sistem de corectare a erorilor prin care imaginea este protejată, în caz de cădere momentană a semnalului, pentru a menține o calitate bună. Redundanța este adăugată la datele referitoare la imaginile TV pentru a permite corectarea efectivă a erorilor primite la recepție. Fără acest sistem, orice informație pierdută ar avea un feedback asupra elementelor individuale ale unei imagini TV. Datorită FEC, chiar și erorile mari pot fi tolerate bine. De obicei, un receptor digital solicită setarea FEC în conformitate cu cea transmisă de radiodifuzor. Există, de asemenea, receptoare care nu necesită setarea FEC, deoarece sunt capabili să identifice automat ce raport să utilizeze. Cele mai utilizate FEC sunt 2/3 și 3/4. Cu cât FEC este mai aproape de unitate, cu atât este mai mică protecția semnalului, dar cu atât este mai mare rata simbolurilor și, prin urmare, capacitatea totală de transport a semnalului. Raportul numeric (de exemplu 2/3 sau 7/8) indică faptul că din două simboluri originale se generează trei (sau din 7 sunt generate 8); simbolul suplimentar este pentru protecție. Teoretic este posibil (și ar fi convenabil să obții o protecție mai mare) să adaugi simboluri după bunul plac (de exemplu, folosește un FEC de 2/6), dar creșterea eficienței obținută prin schimbarea metodei de modulare s-ar pierde.
