مقاله بررسی كاربرد كدینگ در مخابرات

مقاله بررسی كاربرد كدینگ در مخابرات در 12 صفحه ورد قابل ویرایش 

مقدمه:

می‌دانیم كه برای دستیابی به مخابرات امن و  اینكه اطلاعات دیجیتال بدون خطا و همچنین بدون كم و زیاد شدن بیتها انتقال یابند احتیاج به استفاده از یك سری تكنیكهایی می‌باشد. یكی از این تكنیكها  به كار بردن كدهای كنترل خطا كه به نام كدینگ كانال[1] نیز معروف است می باشد.

بطور خیلی مختصر كد كردن به منظور كنترل خطا به كار بردن حساب شده رقمهای افزون می باشد. قالبهای تابعی كه عمل كدینگ كنترل خطا را انجام می دهند كد كننده كانال و آشكار ساز كانال می‌باشند. كد كننده كانال به روش سیستماتیك رقمهائی را به رقمهای پیام ارسال اضافه می كند. این رقمهای اضافی، در حالی كه خود حامل هیچگونه اطلاعاتی نیستند، تشخیص و تصحیح خطا در رقمهای حاصل اطلاعات را برای آشكار سازی كانال ممكن می سازند، تشخیص و تصحیح خطا، احتمال خطای كل سیستم را پائین می آورد.

در این بحث ابتدا به بررسی  انواع خطاها  و كدینگ‌های مورد استفاده جهت از بین بردن آنها می‌پردازیم كه از این بین فقط در مورد  دو نوع از این كدها ) BCH ,كانوولوشن( توضیح بیشتری داده شده است چرا كه این دو نوع كدینگ در بحث EP از اهمیت بالایی برخودار می‌باشند.

شكل 1 تقسیم بندی كلی محافظت الكترونیك در شاخه كخابرات و زیر شاخه مربوط به كدینگ را نشان می‌دهد همان طور كه مشاهده می شود انواع كدینگ به دو دسته اصلی كدهای بلوكی و كانولوشن تقسیم بندی می شوند.  

در ادامه  به بررسی انواع خطاها و كدینگ‌های مورد استفاده جهت مقابله با آنها به منظور ایجاد محافظت الكترونیكی در شاخه‌ سیستم‌های مخابراتی می‌پردازیم.

انواع خطاها:

خطاهای موجود در یك كانال مخابراتی به دو دسته :

الف) اغتشاش گوسی

ب) اغتشاش ضربه ای

تقسیم بندی می‌شوند.

اغتشاش گوسی  در طراحی و ارزیابی مدولاتورها و دمدولاتورها برای انتقال مورد توجه اصلی می‌باشند.

منابع اغتشاشی گوسی شامل اغتشاش حرارتی و ساجمه ای در تجهیزات فرستنده و گیرنده، اغتشاش حرارتی در كانال و تشعشع دریافتی توسط آنتن گیرنده هستند. اغلب چگالی طیف توان اغتشاش گوسی در ورودی گیرنده سفید است. خطاهای انتقال ناشی از اغتشاش سفید گوسی طوری هستند كه وقوع خطا در یك فاصله خاص ارسال سیگنال، اثری روی كارآئی سیستم در فواصل ارسال سیگنال بعدی ندارد.

كانال گسسته را در این حالت می توان با یك كانال باینری متقارن مورد بحث قرار داده و مدلسازی كرد. خطاهای انتقال ناشی از اغتشاش سفید گوسی را خطاهای تصادفی می‌نامند.

نوع دوم اغتشاش كه غالباً در یك كانال مخابراتی با آن روبرو هستیم اغتشاش ضربه‌ای است كه توسط فواصل آرامش طولانی و به دنبال آن قطارهای اغتشاش[2] با دامنه بالا مشخص می شود.

این نوع اغتشاش ناشی از بسیاری از عوامل طبیعی و ساخت بشر مانند آذرخش[3] و حالت گذاری كلیدهای قطع و وصل می باشد. هنگامیكه یك قطار اغتشاش اتفاق می افتد، بر بیش از یك بیت یا سمبول اثر می گذارد و معمولاً در سمبولهای انتقال بعدی نوعی تابعیت خطا وجود خواهد داشت. بنابراین خطاها به صورت قطاری اتفاق می‌افتند شماهای كنترل خطا كه با خطاهای تصادفی سر و كار دارند به كدهای تصحیح تصادفی و شماهای كد كردن كه برای تصحیح قطار خطاها طراحی می شوند به كدهای تصحیح قطار خطا موسومند.

زیر به معرفی آنها می‌پردازیم.

كدهای تصحیح خطای قطاری و تصادفی:

در غالب سیستمهای عملی، خطاها نه مستقلاً به صورت تصادفی و نه به صورت مشخص قطاری اتفاق می‌افتند.

در نتیجه كدهای تصحیح خطای تصادفی یا كدهای تصحیح خطای قطاری، برای برخورد با تلفیقی از خطاهای تصادفی و قطاری، غیر مؤثر یا ناكافی خواهند بود. برای كانالهائی كه در آنها هر دو نوع خطا اتفاق می‌افتد، بهتر است كدهایی را طراحی كنیم كه قادر به اصلاح تصادفی و یا خطاهای یك یا چند قطاری باشد.

كدهای كانولوشن و مقایسه آن با كدهای قالبی:

اختلاف اصلی بین كدهای قالبی مورد بحث در قسمتهای قبل و كدهای كانولوشن بازگشتی[4] در این است كه :

الف) در حالت قالبی، تولید یك قالب n رقمی توسط كد كننده واحد زمانی خاص فقط وابسته به k رقم پیام ورودی در همان واحد زمانی است. ولی در یك كد كانولوشن، تولید یك قالب n رقمی توسط كد كننده در یك واحد زمانی نه فقط وابسته به k رقم پیام ورودی در همان واحد زمانی است، بلكه وابسته به كمتر از آن قالب رقمهای پیام قبلی نیز می باشد.