15 – Kanalcodierung
Vorbereitungen
Ein Kanal ist ein abstraktes Modell, das beschreibt, wie die empfangenen (oder abgerufenen) Daten mit den übertragenen (oder gespeicherten) Daten verknüpft sind. Die Kanalcodierung beginnt mit Claude Shannons mathematischer Kommunikationstheorie.
Fehlererkennungs-/Korrekturcodierung
Die Kanalcodierung kann entweder eine Fehlererkennungscodierung oder eine Fehlerkorrekturcodierung sein. Wenn nur eine Fehlererkennungscodierung verwendet wird, kann der Empfänger eine Sendewiederholung anfordern, und diese Technik wird als automatische Wiederholungsanforderung (Automatic Repeat Request, ARQ) bezeichnet. Dies erfordert eine bidirektionale Kommunikation. Ein ARQ-System benötigt einen Code mit guter Fehlererkennungsfähigkeit, so dass die Wahrscheinlichkeit eines unentdeckten Fehlers sehr gering ist.
FEC-Codierung (Forward Error Correction) ermöglicht die Korrektur von Fehlern basierend auf den empfangenen Informationen, und dies ist wichtiger, um eine hochzuverlässige Kommunikation mit Raten zu erreichen, die sich der Kanalkapazität nähern. Beispielsweise entspricht durch Turbo-Codierung ein uncodierter BER von 10-3 einem codierten BER von 10-6 nach Turbo-Decodierung. Bei Anwendungen, die Simplexkanäle (Einwegkanäle) verwenden, muss die FEC-Codierung unterstützt werden, da der Empfänger Fehler erkennen und korrigieren muss und kein Rückwärtskanal für Wiederholungsanforderungen verfügbar ist.
Eine andere Methode, die Fehlererkennungscodierung verwendet, ist die Fehlerverschleierung. Diese Methode verarbeitet Daten so, dass die Auswirkung von Fehlern minimiert wird. Die Fehlerverschleierung ist besonders nützlich für Anwendungen, die Daten zur subjektiven Beurteilung enthalten, z. B. Sprache, Musik, Bild und Video. Der Verlust eines Teils der Daten ist akzeptabel, da den Daten immer noch eine gewisse Redundanz innewohnt.
