7.11. Адаптивные корректирующие коды

Существенным недостатком многих корректирующих ко­дов является их слабая приспособленность к изменяющимся условиям передачи информации. Избыточность таких кодов постоянна и выбирается обычно из соображений обеспечения требуемой верности при наихудших условиях передачи. Если избыточность кода привести в соответствие с реальным со­стоянием канала в контролируемом интервале времени (по результатам анализа группирования ошибок), можно суще­ственно повысить эффективность использования каналов без снижения достоверности. Эта идея лежит в основе адаптив­ных корректирующих кодов.

Различают методы адаптивного декодирования, когда в зависимости от числа ошибок в принимаемых кодовых ком­бинациях изменяют структуру или параметры алгоритмов де­кодирования и функции схем декодеров, и методы адаптивного кодирования, когда наряду с этим изменяют структуру или параметры кодов, алгоритмов кодирования и схем коде­ров. Функции адаптивных декодеров в значительной степени зависят от возможностей организации обратного канала, ха­рактера искажений сигналов и помех в канале, показателя группирования ошибок и других факторов. Для построения систем адаптивного кодирования требуется канал обратной связи, по которому на передающую сторону направляют ин­формацию о качестве канала и об условиях приема.

Обнаружение ошибок адаптивными кодами систем без обратной связи позволяет обеспечить практически любую за­данную достоверность при относительно невысокой сложнос­ти оборудования, но часть информации теряется, так как ком­бинации с обнаруженными ошибками потребителю не выда­ются. Исправление ошибок также позволяет обеспечить дос­товерность передачи, но при отсутствии потерь информации. Платой за это является значительное увеличение длины ко­довых комбинаций, до десятков тысяч разрядов, а также су­щественное усложнение аппаратуры. Недостатком систем без обратной связи является и то, что передатчик не получает никаких подтверждений о том, как принята информация при­емником. Поэтому предъявляют очень высокие требования к надежности систем. Системы без обратной связи находят при­менение в случаях, когда канал обратной связи невозможно организовать или когда недопустимы задержки при передаче информации. К таким системам, относятся, например, некоторые системы спутниковой связи.

Наиболее широкое применение получили системы с об­ратной связью, в которых повышение достоверности достига­ется обнаружением ошибок на приемном конце и повторением только неправильно принятых комбинаций. Адаптивное уп­равление повторением информации существенно прибли­жает избыточность кода к информационному пределу. Избыточность оптимальна при отсутствии ошибок и растет с увеличением числа ошибок. Основными задачами, которые решают при построении систем с адаптивными алгоритмами кодирования и декодиро­вания, являются: разработка методов и аппаратуры контроля состояния каналов, оптимизация использования полученной информации о состоянии канала для изменения способа ко­дирования, параметров элементов сигнала, процедуры при­нятия решений и т. п.; разработка стратегий принятия опти­мальных решений в приемнике в зависимости от состояния канала и характера группирования ошибок; отыскание таких алгоритмов кодирования и декодирования, при которых сис­темы становятся инвариантными относительно статистичес­ких особенностей реальных каналов и позволяют добиться оптимальной избыточности; построение методов и аппарату­ры контроля канала, которые не зависят от того, какие сигна­лы передаются в моменты контроля.

Теория адаптивного корректирующего кодирования интенсивно развивается, так как позволяет более пол­но учесть реальные условия передачи информации.

Контрольные вопросы и задания

1. Как могут быть классифицированы корректирующие коды?

2. Каким образом исправляются ошибки в кодах, которые толь­ ко их обнаруживают?

3. В чем состоят основные принципы корректирования ошибок?

4. Дайте определение кодового расстояния.

5. При каких условиях код может обнаруживать или исправлять ошибки?

6. Как используется корректирующий код в системах со стиранием?

7. Какие характеристики определяют корректирующие способности кода?

8. Как осуществляется построение кодовых комбинаций в систематических кодах?

9. На чем основан принцип корректирования ошибок с использованием контрольного числа?

10. Объясните метод построения кода с четным числом единиц.

11. Как осуществляется процедура кодирования в семизначном коде Хемминга?

12. Почему семизначный код ³/₄ не обнаруживает ошибки смещения?

13. Каким образом производится непрерывное кодирование?

14. От чего зависит длина пакета исправляемых ошибок в коде Финка—Хагельбаргера ?

15. Объясните принцип построения каскадного кода.

16. Для каких целей используются адаптивные корректирующие коды.