Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Dekódovanie ohraničenej vzdialenosti (BDD) je základný princíp v korekcii chýb, ktorého cieľom je napraviť chyby zavedené počas prenosu údajov využitím vlastností kódov korekcie chýb. Funguje za predpokladu, že počet zavedených chýb je v rámci definovaného „viazaného“, čo umožňuje presné dekódovanie aj v prítomnosti hluku alebo rušenia.
Tu je rozpis procesu:
1. Dizajn kódu:
* Výber kódu: Prvým krokom je výber vhodného kódu korekcie chýb (napr. Kódy Hamming, kódy Reed-Solomon, BCH kódy, turbo kódy, kódy LDPC). Výber závisí od očakávaných charakteristík chybovosti a požadovanej úrovne korekcie chýb. Každý kód má špecifické vlastnosti týkajúce sa jeho schopnosti minimálnej vzdialenosti a korekcie chýb.
* Minimálna vzdialenosť (d_min): Kľúčovou vlastnosťou kódu je jeho minimálna vzdialenosť (d_min). Je to minimálna vzdialenosť Hamming (počet pozícií, kde sa dve kódové hodnoty líšia) medzi akýmikoľvek dvoma odlišnými kódovými kódmi v kóde. Väčší d_min znamená silnejšiu schopnosť korekcie chýb.
* Schopnosť korekcie chýb (t): Schopnosť korekcie chýb `T` súvisí s minimálnou vzdialenosťou` d_min`. Kód môže opraviť chyby `t`, kde` t =podlaha ((d_min - 1) / 2) `. Tento vzorec zdôrazňuje prepojenie medzi minimálnou vzdialenosťou a počtom chýb, ktoré je možné zaručiť, že sa opravia.
2. Kódovanie:
* kódovanie údajov: Pôvodná dátová správa je zakódovaná do kódového čísla pomocou vybraného kódu korekcie chýb. Zahŕňa to pridanie redundantných bitov k pôvodným údajom na základe pravidiel kódu. Tieto redundantné bity zavádzajú štruktúrované vzťahy medzi pôvodnými dátovými bitami a pridanými bitami.
* prenos Codeword: Výsledný kódový kód sa potom prenáša prostredníctvom komunikačného kanála.
3. Úvod kanála a chyby:
* hluk a rušenie: Komunikačný kanál je náchylný na hluk, rušenie a iné poruchy. Tieto poruchy môžu prevrátiť bity, zaviesť chyby alebo poškodiť signál, čo vedie k odchýlkam od prenášaného kódového čísla.
* Prijaté slovo (r): V dôsledku poškodenia kanálov prijímač prijíma potenciálne poškodenú verziu Codeword, ktorá sa nazýva prijaté slovo (R).
4. Ohraničený dekódovací algoritmus:
* Výpočet vzdialenosti: Prijímač vypočíta vzdialenosť Hammingu medzi prijatým slovom (R) a všetkými platnými kódami v kóde. Tento krok zahŕňa porovnanie prijatého slova s každým možným platným kódom, aby ste určili, do ktorého kódu je „najbližší“.
* Vyhľadávanie minimálnej vzdialenosti: Prijímač identifikuje kódový počítač, ktorý má najmenšiu vzdialenosť Hamming od prijatého slova.
* dekódovanie: Ak je minimálna vzdialenosť Hamminga menšia alebo rovná schopnosti korekcie chýb (T), dekodér vyhlasuje, že zodpovedajúci kód je najpravdepodobnejším pôvodným kódom. Dekodér potom odstráni redundantné bity z tohto odhadovaného kódového kódu, aby obnovil pôvodnú dátovú správu.
* Zlyhanie detekcie chýb: Ak je minimálna vzdialenosť Hammingu väčšia ako `t`, dekodér zistí, že prijaté slovo je príliš ďaleko od akéhokoľvek platného kódového kódu, aby spoľahlivo opravilo chyby. V takom prípade môže dekodér signalizovať chybu alebo požiadať o opakovanie údajov.
5. Obnova údajov:
* Originálne získavanie údajov: Akonáhle je identifikovaný správny kódový kód (alebo sa predpokladá, že je identifikovaný), prijímač extrahuje pôvodnú dátovú správu odstránením redundantných bitov, ktoré boli pridané počas kódovania.
Ako BDD zaisťuje presný prenos údajov:
* korekcia chýb v hraniciach: BDD pracuje pod predpokladom, že počet chýb zavedených kanálom je v rámci korekcie chyby kódu (T). Ak je počet chýb v tejto hranici, najbližším kódom prijatého slova bude pôvodný prenosný kód, ktorý zaručuje správne dekódovanie.
* Minimálne oddelenie vzdialenosti: Minimálna vzdialenosť (d_min) kódu zaisťuje, že kódové body sú navzájom dostatočne oddelené. Toto oddelenie umožňuje dekodéru rozlišovať medzi rôznymi kódovými bodmi, aj keď boli niektoré bity prevrátené v dôsledku chýb.
* Garantovaná korekcia chýb: Dekódovaním na najbližší kód v rámci schopnosti korekcie chýb poskytuje BDD zaručenú úroveň korekcie chýb. Vďaka tomu je spoľahlivou technikou pre aplikácie, kde je integrita údajov prvoradá.
* Detekcia chýb (za hranicami): Ak počet chýb prekročí schopnosť korekcie chýb kódu, dekodér môže zistiť túto podmienku. To bráni dekodéru nesprávne dekódovať prijaté slovo na nesprávny kódový kód, čo by viedlo k závažnejšej korupcii údajov. Dekodér potom môže požiadať o prenos alebo prijať ďalšie vhodné opatrenia na spracovanie chýb.
ilustratívny príklad (zjednodušené):
Zvážte jednoduchý opakovací kód, v ktorom sa každý bit opakuje trikrát. Takže sa „0“ stáva „000“ a „1“ sa stáva „111“. Minimálna vzdialenosť je 3. Schopnosť korekcie chýb t =podlaha ((3-1)/2) =1.
* prenos: Chceme poslať „0“. Kodér prenáša „000“.
* Chyba: Kvôli hluku sa „000“ stáva „010“.
* dekódovanie:
* Vzdialenosť (010 000) =1
* Vzdialenosť (010, 111) =2
* Od 1 <2 si dekodér vyberie „000“ ako pravdepodobný pôvodný kód.
* Obnova údajov: Dekodér extrahuje „0“ z „000“, čo úspešne opraví chybu.
Obmedzenia:
* korekcia chyby: Efektívnosť BDD závisí od predpoklatia, že počet chýb zostáva v rámci korekčnej schopnosti kódu. Ak počet chýb prekročí túto viazanú, môžu sa vyskytnúť chyby v dekódovaní.
* zložitosť: Dekódovanie môže byť výpočtovo komplexné, najmä pre kódy s veľkou dĺžkou blokov. Efektívne dekódovacie algoritmy sú rozhodujúce pre praktickú implementáciu.
* kompromis: Existuje kompromis medzi schopnosťou korekcie chýb a kódovou rýchlosťou (pomer dátových bitov k celkovým bitom v kódovom čísle). Vyššie schopnosti korekcie chýb zvyčajne vedú k nižším kódovým rýchlostiam, čo znamená väčšiu redundanciu a menšiu účinnosť šírky pásma.
v súhrne:
Dekódovanie ohraničenej vzdialenosti je základná technika korekcie chýb, ktorá sa spolieha na vlastnosti minimálnej vzdialenosti kódov korekcie chýb. Dekódovaním na najbližší kódový kód v rámci viazanej na diaľku zaisťuje presný prenos údajov aj v prítomnosti chýb, pokiaľ počet chýb zostáva v rámci korekčnej schopnosti kódu. Vďaka tomu je BDD široko používanou a spoľahlivou metódou v rôznych komunikačných a úložných systémoch.