ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ (2)

Σχετικά έγγραφα
ΚΥΚΛΩΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΣΥΝΔΡΟΜΟΥ. ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ BCC (1) (Υπολογισμός Συνδρόμου)

Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Καναλιού. Καναλιού. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Κατηγορίες Κωδικών Καναλιού. Τι πετυχαίνει η Κωδ. Καναλιού. Κωδικοποίηση Καναλιού.

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 7: Κωδικοποίηση καναλιού με γραμμικούς κώδικες block. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ ΣΕ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΑ ΔΙΚΤΥΑ

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ.4/4η ΟΣΣ/ Ν.Δημητρίου 1

ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ.4/4η ΟΣΣ/ Κώδικες ελέγχου Σφαλμάτων /

Nέες Τεχνολογίες. στις Επικοινωνίες

Μάθημα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες Κωδικοποίηση πηγής- καναλιού Μάθημα 9o

Τεχνικές διόρθωσης και ανίχνευσης σφαλµάτων

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Θεώρημα κωδικοποίησης πηγής

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Θεωρία Ρυθμού Παραμόρφωσης

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Εργαστηριακή Ασκηση 2- Κυκλικοί Κώδικες

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Βασικές λειτουργίες Ανίχνευση πλαισίων Τι κάνει το επίπεδο ζεύξης Χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού επιπέδου, ήτοι την (ανασφαλή) μεταφορά δεδομέ

Πρόλογος 1. 1 Μαθηµατικό υπόβαθρο 9

Ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων σε συστήματα επικοινωνιών με κωδικοποίηση Reed-Solomon

ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΝΑΛΙΟΥ (CHANNEL CODING)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Βέλτιστος Δέκτης

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 10: Κωδικοποίηση καναλιού με συνελικτικούς κώδικες. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Μέρος Β - Δίκτυα. Ασκήσεις I. Ποιος ο ρόλος του πομπού και του δέκτη στο μοντέλο επικοινωνίας που α- πεικονίζεται στο σχήμα που ακολουθεί; Μ Δεδομένα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΕΜΠΤΟ ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής Εισαγωγή στα Συστήματα Τηλεπικοινωνιών Συστήματα Παλμοκωδικής Διαμόρφωσης

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

Θεωρία πληροφοριών. Τεχνολογία Πολυµέσων 07-1

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Πιθανότητα Σφάλματος για Δυαδική Διαμόρφωση

Ασκήσεις στο µάθηµα «Επισκόπηση των Τηλεπικοινωνιών»

Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

Συμπίεση Δεδομένων

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

ιαφορική εντροπία Σεραφείµ Καραµπογιάς

Συστήματα Επικοινωνιών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 3

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

Δυαδικά Αντίποδα Σήματα. Προχωρημένα Θέματα Τηλεπικοινωνιών. Πιθανότητα Σφάλματος σε AWGN Κανάλι. r s n E n. P r s P r s.

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 7: Θεωρία πληροφορίας Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

Λύσεις Θεµάτων Εξεταστικής Ιανουαρίου 2009 Mάθηµα: «Ψηφιακές Επικοινωνίες» G F = 0.8 T F = 73 0 K

Αριθμοθεωρητικοί Αλγόριθμοι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Κώδικες LDPC (Low Density Parity Check): Ανάλυση της λειτουργίας και προσομοίωσή τους σε Matlab

Πολυμέσα πάνω από κινητά δίκτυα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εργαστήριο 8 ο. Αποδιαμόρφωση PAM-PPM με προσαρμοσμένα φίλτρα

Θεωρία Πληροφορίας. Διάλεξη 12:Κωδικοποίηση Καναλιού με Κώδικες Turbo. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

3/40. (acknowledged connectionless), (acknowledged connection oriented) 4/40

Μοντέλο Επικοινωνίας Δεδομένων. Επικοινωνίες Δεδομένων Μάθημα 6 ο

ΘΕΩΡΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ. Κεφάλαιο 3 : Πηγές Πληροφορίας Χρήστος Ξενάκης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς, Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Δισδιάστατες Κυματομορφές Σήματος

Ψηφιακές Επικοινωνίες

EE728 (22Α004) - Προχωρημένα Θέματα Θεωρίας Πληροφορίας 3η σειρά ασκήσεων Διακριτά και Συνεχή Κανάλια. Παράδοση: Έως 22/6/2015

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 ο : Κωδικοποίηση Διαύλου Μέρος Ι: Τμηματικοί Κώδικες

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

KΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΧΡΗΣΙΜΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. { 1,2,3,..., n,...

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Παλμοκωδική Διαμόρφωση. Pulse Code Modulation (PCM)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Διόρθωση λαθών σε συστήματα αποθήκευσης πληροφορίας τεχνολογίας PCM με χρήση κώδικα BCH

Γνωστό: P (M) = 2 M = τρόποι επιλογής υποσυνόλου του M. Π.χ. M = {A, B, C} π. 1. Π.χ.

Μετάδοση σήματος PCM

Μέθοδοι Ελέγχου Σφαλμάτων

Πανεπιστημιακό Φροντιστήριο "ρούλα μακρή" Εξετάσεις Θ.Ε. ΠΛΗ22 Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ Περίοδος (15/06/2011)

ΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Ασκήσεις για το φυσικό στρώμα. λ από τον ρυθμό μετάδοσής της. Υποθέτοντας ότι ο κόμβος A

ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΚΑΙ ΙΟΡΘΩΣΗ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Γεωμετρική Αναπαράσταση Κυματομορφών Σήματος

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα ΙΙ

Μαρία Μακρή Α.Ε.Μ: 3460

n ίδια n διαφορετικά n n 0 n n n 1 n n n n 0 4

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Πολυωνυμικοί-Κυκλικοί Κώδικες. 3.1 Πολυωνυμικοί κώδικες

Το μόνο, ίσως, μειονέκτημά τους είναι ότι το μήκος τους υπόκειται σε περιορισμό από το πλήθος των στοιχείων του σώματος επί του οποίου ορίζονται.

Συμπίεση Δεδομένων

Συμπίεση Δεδομένων

Θέµατα ( ικαιολογείστε πλήρως όλες τις απαντήσεις σας)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ Θ.Ε. ΠΛΗ22 ( ) ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ #5

Θέµατα ( ικαιολογείστε πλήρως όλες τις απαντήσεις σας)

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 4: Ήχος Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

2 η Εργαστηριακή Άσκηση

( ) x 3 + ( λ 3 1) x 2 + λ 1

Επεξεργασία Στοχαστικών Σημάτων

2.2 ιαίρεση Πολυωνύμων

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Κεφάλαιο 7. Ψηφιακή Διαμόρφωση

X = {(x 1, x 2 ) x 1 + 2x 2 = 0}.

Εξομοίωση Τηλεπικοινωνιακού Συστήματος Βασικής Ζώνης

Θόρυβος και λάθη στη μετάδοση PCM

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Αριθμητικά Συστήματα. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ & ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Transcript:

ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ () P e συνάρτηση των S/N και r b (B) Συμβάσεις κανονισμοί για τα S, B Φασματική πυκνότητα θορύβου καθορισμένη Πολυπλοκότητα και κόστος συστήματος ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΝΑΛΙΟΥ Καλά υπολογισμένη χρήση πλεονασμού ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ () Μήνυμα {b } r b D ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ ΚΑΝΑΛΙΟΥ w { } r r b n/ ΔΙΑΜΟΡΦΩΤΗΣ P e { bˆ b } ε Κωδικές λέξεις των n bts μηνύματος n- ελέγχου ΕΝΘΟΡΥΒΟ ΚΑΝΑΛΙ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Blos των bts Κ.Λ. των n bts ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ ΚΑΝΑΛΙΟΥ { bˆ ˆ } }, r b {, r ΑΠΟΔΙΑΜΟΡΦΩΤΗΣ r < P e < q

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ () -Τηλεφωνική ζεύξη Εύρος ζώνης ΒHz Μέγιστο S/N εξόδου: B r b bts/se r,4,6 bts/se q (r ) -4,4-4,8-4 Να σχεδιαστεί σύστημα κωδικοποίησης ελέγχου σφάλματος που να οδηγήσει σε ολική πιθανότητα σφάλματος P e < -4 Λύση: S Blog + () N S S log B N B N S, () N ()+() bts/se, αφού r b < μπορούμε να μεταδώσουμε δεδομένα με πιθανότητα όσο μικρή θέλουμε (Shannon) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ () Έστω κωδικ/ση που στέλνει αντί για b και b, τις τριάδες και (κωδ.λέξεις) Ρυθμός δεδομένων από κωδικ/τή r 6 bts/se πιθανότητα σφάλματος του moem (καναλιού) q 8-4 Αποκωδικοπίηση Πλειοψηφικής Λογικής Λαμβανόμενη Τριάδα bt bˆ μήνυμα εξόδου Αν δεν κάναμε κωδικοποίηση P e -4 Κωδικοποίηση Λάθοςστηνέξοδομόνοναντα ήκαιτα bts της τριάδας είναι λάθος λόγω θορύβου: () Τότε: P ( ή περισσότερα bts της τριάδας εσφαλμένα) e { bˆ b } Όμως αν q : πιθανότητα να βρεθεί ένα bt εσφαλμένο - q : πιθανότητα να βρεθεί ένα bt σωστό

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ () Σε μια n-άδα bts - Πιθανότητα να βρεθούν bts εσφαλμένα: q - Πιθανότητα να βρεθούν τα n- bts σωστά: ( ) n q Η συνολική πιθανότητα για να βρεθούν εσφαλμάνα και n- σωστά σε μια n n-άδα είναι: q q ( ) Οι δυνατοί συνδυασμοί των n bts με εσφαλμένα δίνονται από τις διατάξεις των: n n!!(n )! n Pe q q Διωνυμική κατανομή: ( ) n ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ (4) Pe q q και η (): ( ) με q 8-4 5 Pe.99 < -4 Συμπεράσματα:. Δυνατή η ανίχνευση ή διόρθωση λαθών. Δεν είναι δυνατή η διόρθωση όλων των σφαλμάτων. Περιορίζεται ο πραγματικός ρυθμός μετάδοσης δεδομένων μέσα από το κανάλι Απόδοση ρυθμού μετάδοσης r r b + q (r 6 bts/se ) (εδώ) q q

ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΣΦΑΛΜΑΤΟΣ Μέθοδοι ελέγχου σφάλματος Διόρθωση με πρόσθια δράση (forwar-atng error orreton) P e P δ > eα Ανίχνευση Σφάλματος (error eteton) Στο προηγούμενο παράδειγμα με ανίχνευση σφάλματος ο αποκωδικοποιητής αποδέχεται μόνον τις τριάδες και και ζητά την επαναποστολή των άλλων τριάδων ( q ) 5 5, Pea Pe ενώ P eδ -6 Μειονεκτήματα(!) της ανίχνευσης σφάλματος a. Ύπαρξη καναλιού επιστροφής b. Επιβράδυνση του ενεργού ρυθμού διαβίβασης ΤΥΠΟΙ ΣΦΑΛΜΑΤΩΝ ΚΩΔΙΚΩΝ Θόρυβος καναλιού Κώδικες Gaussan (Λευκός) (θερμικός, βολής-shot, rao) Κρουστικός (mulse) (ήρεμα διαστήματα+καταιγισμοί θορύβου) Φυσικά+τεχνητά αίτια Τυχαίων σφαλμάτων Σφαλμάτων καταιγισμού Τύποι κωδικών Μπλοκ (blo oes) Συγκεραστικούς (onvolutonal) (παρεμβολή bts ελέγχου στα bts πληροφορίας) 4

ΓΡΑΜΜΙΚΟΙ ΚΩΔΙΚΕΣ ΜΠΛΟΚ () Μπλοκ Μηνύματος D ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ ΚΑΝΑΛΙΟΥ Μπλοκ Κώδικα w Μήνυμα bts Μήνυμα bts ελέγχου r n + r Συστηματικός, γραμμικός κώδικας μπλοκ α) Τα bts μηνύματος προηγούνται στην w β) Κάθε w ( ) εκφράζεται σαν γραμμικός συνδυασμός ανεξάρτητων κωδικών διανυσμάτων. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥΣ ΜΕ ΠΙΝΑΚΕΣ () Στάδια Κωδικ/σης Κατάτμηση πληροφορίας σε μπλοκ μηνύματος n- bts ελέγχου: γραμμικός συνδυασμός των bts μηνύματος Μπλοκ μηνύματος : μία -άδα D(,,... ) Κωδική λέξη : μία n-άδα (,,... n ) Μετασχηματισμός των bts blo σε n bts blo (n, ) κώδικας Το σύνολο των κωδικών Λέξεων Απόδοση ρυθμού n ήαπόδοση κώδικα (effeny) 5

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥΣ ΜΕ ΠΙΝΑΚΕΣ () Τα bts της κωδικής λέξης M + + n,n,,, + + +,n + + + + + +,n j ή ή ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥΣ ΜΕ ΠΙΝΑΚΕΣ () [ ] [ ],, K, n,, K,........ M...,n,n,n D G G [ I P x ( n )] xn,n n Όταν καθοριστεί ο P καθορίζεται πλήρως και ο (n,) κώδικας Κατάλληλη επιλογή του P ώστε ο G να έχει ιδιότητες όπως: Εύκολη πραγματοποίηση Ικανότητα διόρθωσης Υψηλή απόδοση ρυθμού (ή απόδοση κώδικα) 6

7 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ ΜΠΛΟΚ Δίνεται ο γεννήτορας πίνακας G για ένα (6,) κώδικα μπλοκ. Βρείτε τα κωδικά διανύσματα του κώδικα. G l b l 6 Μήκος blo 8 δυνατά μπλοκ μηνύματος: (), (), (), (), (), (), (), () Για D() ποιο το w ; () G D D ή ( ) ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗ Λειτουργία κωδικοποιητή Έχει αποθηκεύσει τον G(ή τουλάχιστον τον P) και εκτελώντας δυαδικές πράξεις παράγει τα n- bts ελέγxου. Αύξηση του n και του n- αύξηση της πολυπλοκότητας

ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ () (n,)κώδικας πίνακας H ελέγχου της ισοτιμίας (arty he matrx) H M M,n,n,n H [P I ] n- (n )xn Ο Η επαληθεύει αν μια κωδική λέξη έχει γεννηθεί από τον γεννήτορα πίνακα G αν κωδική λέξη H H P I G [I P] xn n nx(n ) ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ () Διάνυσμα λήψης: R+ Σύνδρομο σφάλματος: S R H S [ + ] H H S H Αν S R: έγκυρο διάνυσμα του κώδικα Αν S χρήση του S για ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων + H 8

9 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ BOK (7,4) ΠΙΝΑΚΑΣ ΓΕΝΝΗΤΟΡΑΣ 4x7 G Ι 4 P ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΙΣΟΤΙΜΙΑΣ x7 H P Ι ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ BOK (7,4) ΚΩΔΙΚΕΣ ΛΕΞΕΙΣ 7 4 4 4 4 4 4 4 W Για D() D G( ) (*) mn Διορθώνει λάθος Ανιχνεύει λάθη *

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ (συνέχεια) Έστω R το ληφθέν μήνυμα στο δέκτη R [,,] [,,,,,,] H R S () S, άρα το R είναι έγκυρο κωδικο διάνυσμα ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ (συνέχεια) () R? [,,] H [,,] [,,,,,,] S Τιμές για Ε: Ε Η Τ [,,] # ) ) ) κ.λ.π #

ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ Γ.Κ.Μ. ΓΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΟΡΘΩΣΗ Βάρος W (ή Hammng Weght) κωδικού διανύσματος Ο Ρ Ι Σ Μ Ο Ι W Το πλήθος των μη μηδενικών συνιστωσών του. Απόσταση (Hammng stane) μεταξύ & j Ο αριθμός συνιστωσών που διαφέρουν μεταξύ τους. j j (s, s ) (, ) W(s s ) j j j πρόσθεση moulo Ελάχιστη απόσταση mn : η μικρότερη των ΘΕΩΡΗΜΑ ο H mn ισούται με το ελάχιστο W των μη μηδενικών λέξεων του κώδικα ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ Γ.Κ.Μ. ΓΙΑ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗ ΚΑΙ ΔΙΟΡΘΩΣΗ ΘΕΩΡΗΜΑ ο Ένας Γ.Κ.Μ. με ελάχιστη Απόσταση mn μπορεί:. Να διορθώνει μέχρι ( mn )/ σφάλματα (ε ). Να ανιχνεύει μέχρι mn σφάλματα σε κάθε κωδική Λέξη (ε) ε +, Ανίχνευση mn ε +, Διόρθωση Συμπέρασμα : στη σχεδίαση ενός (n, ) κώδικα επιδιώκεται ένα mn όσο γίνεται μεγαλύτερο Κανόνας Αποκωδικοποίησης : Διάλεξε σαν σωστή εκείνη την κωδική λέξη, που έχει την ελάχιστη απόσταση Hammng από την υπό κρίση κωδική λέξη που πήρες. (Παράδειγμα σελ. 8 Σημ.)

ΚΩΔΙΚΕΣ HAMMING () Διόρθωση απλών σφαλμάτων mn,4 Μέθοδος διόρθωσης: Σφάλμα στο -οστό bt της o S ισούται με την -οστή γραμμή του Η Τ S RH Επομένως: επιλογή των γραμμών του Η Τ ώστε να είναι διακριτές μεταξύ τους όλα τα σύνδρομα θα είναι διαφορετικά μεταξύ τους εντοπισμό και διόρθωση απλών λαθών. ΚΩΔΙΚΕΣ HAMMING () Περιορισμοί στην επιλογή του Η Τ ( G). Όχι γραμμή με όλο μηδενικά. Οι τελευταίες n- γραμμές να αποτελούν μοναδιαίο πίνακα I.. Όλες οι γραμμές n του H να είναι διακριτές μεταξύ τους. Πλήθος διάκριτων δυνατών γραμμών του Η Τ : n- - O Η Τ έχει: n γραμμές n- στήλες n n n + log (n+)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΩΔΙΚΑ HAMMING 4 7 n ) (n log n mn + + Κώδικας (7,4) I P H 4x [ ] P I G 7 4x 4x 4 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΩΔΙΚΑ HAMMING Έστω μήνυμα Κωδική λέξη Κατά τη διαβίβαση λάθος Ε R SR H [,,] 5 η γραμμή του H Αποκωδικοποίηση: Σύγκριση του R με την πλησιέστερη Στη γενική περίπτωση(όχι Hammng), χρειάζεται αποθήκευση στον αποκωδικοποιητή όλων των κωδικών λέξεων μήκους n Μνήμη n Υπερβολικό μέγεθος για μεγάλους κώδιεκς π.χ. (,75)

4 ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΠΙΝΑΚΑ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗΣ ΤΥΠΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ (n,) κώδικας με κωδικές λέξεις,,, Το R είναι μια από τις n n-άδες Έργο του αποκωδικποιητή: να αντιστοιχίσει το R σε μια από τις n-άδες που είναι έγκυρες κωδικές λέξεις. ΤΥΠΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ (Stanar Array) Διαμέριση των n n-άδων σε υποσύνολα ξένα μεταξύ τους (ομάδες): Τ, Τ,, Τ Κάθε ομάδα Τ, περιέχει n- n-άδες και ένα μόνο κωδικό διάνυσμα, Αποκωδικοποίηση: αν R Τ R ΤΥΠΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ (συνέχεια) n n n n + + + + + + + + + M ΟΜΑΔΕΣ Συνομάδες Οδηγός συνομάδας Είναι:.. : οποιαδήποτε από τις n - n-άδες. : οποιαδήποτε από τις μη χρησιμοποιημένες n-άδες

ΤΥΠΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ (συνέχεια) Ιδιότητες: Κάθε στοιχείο διακριτό Τα στοιχεία της ίδιας συνομάδας έχουν το ίδιο σύνδρομο S Αν το ίχνος σφάλματος συμπίπτει με τον οδηγό της συνομάδας σωστή αποκωδικοποίηση Εκλέγουμε τους n- συνδυασμούς έτσι ώστε να είναι τα ίχνη σφάλματος με την μεγαλύτερη πιθανότητα να εμφανισθούν στο κανάλι. Αν w <w j P >P j (, j ) ΤΥΠΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ (συνέχεια) Επιλογή οδηγών: να έχουν το ελάχιστο βάρος από τα διανύσματα που απομένουν διαθέσιμα Όλες οι n-άδες μιας συνομάδας έχουν το ίδιο S Διαφορετικές συνομάδες σύνδρομα Απαιτούμενη μνήμη στον αποκωδικοποιητή?. Σύνδρομα: n- μήκους n- bts. Οδηγοί: n- μήκους n bts Κώδικες μεγάλης απόδοσης: n- n Mem n n- bts Στη γενική περίπτωση Mem n bts Παράδειγμα: κώδικας (,75) n- (n-) Mem<<Mem 5

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΥΠΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΚΩΔΙΚΑΣ (6,) G Ποια η τυπική διάταξη; w : (), (), (), (),... ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΤΥΠΙΚΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ Τυπική διάταξη (Stanar Array) (Κώδικας 6,) σύνδρομο οδηγός συνομάδας Τ Τ Τ 4 Τ 5 Τ 6 Τ 7 Τ 8 ( ) 6

ΤΥΠΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ (συνέχεια) ΜΕΘΟΔΟΣ ΜΕ ΠΙΝΑΚΑ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗΣ ( able loo u eoer ). Υπολογισμός συνδρόμου S r H. Εύρεση οδηγού συνομάδας με το ίδιο σύνδρομο SS. r r+ Απαιτήσεις σε μνήμη και χρόνο? ΔΥΑΔΙΚΟΙ ΚΥΚΛΙΚΟΙ ΚΩΔΙΚΕΣ Bnary yl oes B.. Πλεονεκτήματα Διαπραγμάτευση:. Εύκολη υλοποίηση Απλοί ολισθητές καταχωρητές + Συνδέσεις ανατροφοδότησης. Καλή Μαθηματική Δομή Χρήσιμες Διορθωτικές Ικανότητες Γ.Κ.Μ. : Διανυσματική Λογική Χρήση Πινάκων B... : Πολυωνυμική Αναπαράσταση Ορισμός : Αν μία n-άδα V(v, v, v,..., v n- ) είναι κωδικό διάνυσμα του κώδικα και με κυκλική εναλλαγή προς τα δεξιά προκύπτει πάλι κωδικό διάνυσμα V () (v n-, v, v,..., v n- ) Οκώδικας λέγεται B... Ηγενική μορφή κωδικού διανύσματος B είναι: V(x) v + v x+ v x +... + v n- x n- 7

ΔΥΑΔΙΚΟΙ ΚΥΚΛΙΚΟΙ ΚΩΔΙΚΕΣ Bnary yl oes B.. Αν g(x) πολυώνυμο n- βαθμού + Διαιρέτης του x n + o g(x) παράγει κυκλικό κώδικα (n, ) ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ: ος Τρόπος : V(x) D(x) g(x) ος Τρόπος : V(x) r (x) + x n- D(x) όπου: x n- D(x) q(x) g(x) + r(x) r(x) r + r x + r x +... + r n-- x n-- Πολυώνυμο ελέγχου της ισοτιμίας Συστηματική μορφή: V( r, r, r,..., r n--,,...., - ) bts ελέγχου bts μηνύματος ΔΥΑΔΙΚΟΙ ΚΥΚΛΙΚΟΙ ΚΩΔΙΚΕΣ Bnary yl oes B.. Απόδειξη: Έστω τα κ πολυώνυμα g(x), xg(x), x g(x),..., x - g(x),βαθμού <n- Γραμ. Συνδιασμός είναι V(x) g(x)+ xg(x) +... + - x - g(x) D(x) g(x) πολυώνυμο βαθμού n Διανύσματα Δεδομένων Πολυώνυμα (n, ) Γρ. Κώδικας Ερώτημα: Ο κώδικας αυτός είναι κυκλικός; 8

ΔΥΑΔΙΚΟΙ ΚΥΚΛΙΚΟΙ ΚΩΔΙΚΕΣ Bnary yl oes B.. Απόδειξη: (συνέχεια) Έστω το πολυώνυμο του κώδικα : V(x) v + v x +... + v n- x n- x V(x) v x + v x +... + v n- x n v n- (x n +) + (v n- + v x +... + v n- x n- ) v n- (x n +) + V () (x) Τα x V(x) και x n + είναι διαιρετά με g(x) V () (x) διαιρείται με g(x) άρα το V () (x) είναι κωδικό πολυώνυμο V () (x) [D (x) ή D (x)] g(x) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΥΚΛΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ Έστω g(x) +x + x διαιρέτης του x 7 + Μπορεί να κατασκευαστεί (7,4) κυκλικός κώδικας. Ποιες είναι οι κωδικές Λέξεις; ος ΤΡΟΠΟΣ V(x) D(x) g(x) # D (,,, ) (,,, ) D(x) + x V(x) ( + x ) ( +x + x ) + x + x + x + x + x 5 + x + x + x 5 V 9

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΥΚΛΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ ος ΤΡΟΠΟΣ Συστηματική μορφή: V(x) r(x) + x n- D(x) x n- D(x) q(x) g(x) + r (x) D (,,, ) (,,, ) D(x) + x x D(x) x + x 5 x 5 + x 4 + x x + x + x 5 + x 4 + x + x x x r r (x) x r D ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΥΚΛΙΚΟΥ ΚΩΔΙΚΑ MHNYMAA ος V(x)D(x) g(x) - 4-5 - 6 7 - - π + - ~ ος ΣΥΣΤΗΜΑΤΙΚΟΣ - π 7 4 - - - 5 - - - 6 + g(x) +x + x Κυκλικοί κώδικες (7,4)

Κωδικοποιητής (n-) βαθμίδων για δυαδικό (n, ) κυκλικό κώδικα που παράγεται από το πολυώνυμο g(x) + g x + g x +... + g n-- x n-- + x n- Σειριακό Πηλίκο (εγκαταλείπεται)... AND Πύλη g g g g n-- Ανατροφοδότηση πριν τη μετάδοση r + r + r... + r n-- + Υπόλοιπο Μήνυμα εισόδου D(x) (,,... - ) Κωδική λέξη εξόδου V(x) Πράξεις Κωδικοποίησης Διαίρεση του x n- D(x) με πολ. Γεν. g(x) Κυκλώματα Διαίρεσης Ολισθητής καταχωρητής με ανατροφοδότηση n- Fl-Flos r(x) Το πολύ n- OR πύλες πύλη AND απαριθμητής ολισθήσεων Πολύ πιο απλός από έναν Γρ. Κ. Μ. σε μορφή πίνακα (αποθήκευση G, Η)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗ B.. () Κώδικας (7,4) g(x) +x + x επαλήθευση για D ( ) x x r + r r + r r r r r r lo Μήνυμα εισόδου D(x) Υπολογισμός υπολοίπου σε 4 χρόνους F-F, OR πύλες V(x) Έξοδος Κωδικής Λέξης Ψηφιακό Κανάλι ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΗ B.. () Γιαδιάνυσμαμηνύματος D ( ) - r r r r r r r + r : r r + + r r r r V (,,,,,, ) r D

ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ B.. () Υπολογισμός Συνδρόμου Έλεγχος αν R έγκυρο. Αν S R(x) διαιρείται με g(x) R. Αν S Σφάλμα Ε R(x) P(x) g(x) + S(x) R(x) V(x) + (x) ίχνος σφάλματος από το κανάλι V(x) D(x) g(x) (x) [P(x) + D(x)] g(x) + S(x) Το υπόλοιπο της διαίρεσης του ίχνους σφάλματος με g(x) ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ B.. () S(x) Mo (R(x), g(x)) S(x) Mo ((x), g(x)) Το S(x) περιέχει πληροφορία για το (x) Ανίχνευση Σφάλματος πολύ εύκολη: Διαίρεση πολυωνύμων κυκλώματα Διαίρεσης: ολισθητές καταχωρητές... Διόρθωση Σφάλματος Μηχανισμός πιο πολύπλοκος