forward koreksi kesalahan dalam transmisi data

forward error correction (FEC) 

Dalam telekomunikasi dan teori informasi , forward error correction (FEC) (juga disebut pengkodean kanal) adalah suatu sistem dari kontrol kesalahan untuk transmisi data dimana pengirim secara sistematis yang dihasilkan menambahkan data yang berlebihan untuk pesan di dalamnya, juga dikenal sebagai error-correcting kode (ECC). Ahli matematika Amerika Richard Hamming mempelopori bidang ini pada 1940-an dan menemukan kode FEC pertama, Hamming (7,4) kode , pada tahun 1950.

           Redundansi hati-hati dirancang memungkinkan penerima untuk mendeteksi dan memperbaiki sejumlah kesalahan yang terjadi di mana saja di pesan tanpa perlu meminta pengirim untuk data tambahan. FEC penerima memberikan kemampuan untuk memperbaiki kesalahan tanpa perlu kanal reverse untuk meminta pengiriman ulang data, tetapi keuntungan ini adalah pada biaya maju saluran bandwidth tinggi tetap. FEC Oleh karena itu diterapkan dalam situasi di mana transmisi ulang relatif mahal, atau mungkin seperti ketika siaran ke beberapa penerima. Secara khusus, FEC informasi biasanya ditambahkan ke penyimpanan massal perangkat untuk memungkinkan pemulihan data yang rusak.

            FEC pengolahan dalam penerima dapat diterapkan ke aliran bit digital atau dalam demodulasi dari pembawa termodulasi digital. Untuk yang terakhir, FEC merupakan bagian integral dari konversi analog-ke-digital awal di penerima. The Viterbi decoder mengimplementasikan sebuah -keputusan algoritma lunak untuk demodulasi data digital dari sinyal analog rusak oleh kebisingan. Banyak FEC coders juga bisa menghasilkan error bit rate (BER) sinyal yang dapat digunakan sebagai umpan balik untuk menyempurnakan elektronik penerima analog.

          Fraksi-fraksi maksimum kesalahan atau bit hilang yang dapat dikoreksi ditentukan oleh desain dari kode FEC, kesalahan maju begitu berbeda kode koreksi yang cocok untuk kondisi yang berbeda.

Bagaimana cara kerjanya

FEC dicapai dengan menambahkan redundansi terhadap informasi yang dikirim menggunakan algoritma yang telah ditentukan. Sedikit berlebihan mungkin merupakan fungsi yang kompleks dari banyak bit informasi asli. Informasi yang asli mungkin atau mungkin tidak muncul secara harfiah dalam output dikodekan; kode yang mencakup masukan dimodifikasi dalam output adalah sistematis , sementara mereka yang tidak adalah non-sistematis.

Sebuah contoh sederhana dari FEC adalah untuk mengirimkan setiap bit data 3 kali, yang dikenal sebagai (3,1) kode pengulangan . Melalui saluran yang bising, penerima mungkin melihat 8 versi output, lihat tabel di bawah.

Hal ini memungkinkan suatu kesalahan dalam salah satu dari tiga sampel untuk dikoreksi oleh "suara mayoritas" atau "suara demokratis". Kemampuan mengoreksi FEC ini adalah:

§  Sampai dengan 1 bit dari triplet dalam kesalahan, atau

§  sampai dengan 2 bit dari triplet dihilangkan (kasus tidak ditampilkan dalam tabel).

Meskipun sederhana untuk menerapkan dan banyak digunakan, ini modular redundansi tiga adalah tidak efisien FEC relatif. Kode FEC yang lebih baik biasanya memeriksa beberapa lusin terakhir, atau bahkan beberapa ratus terakhir, yang sebelumnya menerima bit untuk menentukan cara untuk memecahkan kode segelintir kecil saat bit (biasanya dalam kelompok 2 sampai 8 bit).

Kebisingan Rata-Rata Untuk Mengurangi Kesalahan______________________

FEC dapat dikatakan bekerja dengan "kebisingan rata-rata"; karena setiap bit data simbol ditransmisikan mempengaruhi banyak, korupsi dari beberapa simbol dengan suara biasanya memungkinkan data pengguna yang asli harus diekstrak dari, simbol lain yang diterima tidak rusak yang juga tergantung pada yang sama data pengguna.

• Karena ini "risiko penyatuan" efek, sistem komunikasi digital yang menggunakan FEC cenderung bekerja dengan baik di atas minimum tertentu -to-noise rasio sinyal dan tidak sama sekali di bawahnya.
• Ini-atau-tidak ada kecenderungan semua - efek tebing - menjadi lebih kuat diucapkan sebagai kode yang digunakan yang lebih erat pendekatan teoretis batas Shannon .
• FEC interleaving data dikodekan dapat mengurangi semua atau tidak ada sifat-sifat kode FEC ditransmisikan ketika saluran kesalahan cenderung terjadi dalam semburan. Namun, metode ini memiliki keterbatasan-keterbatasan, lebih baik digunakan pada data narrowband.

Kebanyakan sistem telekomunikasi tetap menggunakan kode saluran dirancang untuk mentolerir tingkat terburuk kesalahan bit yang diharapkan, dan kemudian gagal bekerja sama sekali jika tingkat kesalahan bit yang pernah buruk. Namun, beberapa sistem beradaptasi terhadap kesalahan saluran kondisi yang diberikan: hybrid permintaan otomatis-ulang menggunakan metode FEC tetap selama FEC dapat menangani tingkat kesalahan, kemudian beralih ke ARQ ketika tingkat kesalahan terlalu tinggi; adaptive modulasi dan coding menggunakan berbagai tingkat FEC, menambahkan lebih koreksi kesalahan bit per paket bila ada tingkat kesalahan yang lebih tinggi dalam saluran, atau membawa mereka keluar ketika mereka tidak dibutuhkan.

Jenis FEC_________________________________________________

Dua kategori utama dari kode FEC adalah blok kode dan kode konvolusi .

• Blok kode bekerja pada blok berukuran tetap (paket) dari bit atau simbol ukuran yang telah ditentukan. blok kode praktis secara umum dapat diterjemahkan dalam waktu polinomial untuk panjang blok mereka.
• kode Convolutional bekerja pada bit atau simbol aliran panjang sewenang-wenang. Mereka paling sering diterjemahkan dengan algoritma Viterbi , meskipun algoritma lain kadang-kadang digunakan.Viterbi decoding decoding memungkinkan efisiensi yang optimal asimtotik dengan meningkatnya panjang kendala dari kode konvolusi, tapi pada biaya secara eksponensial meningkatkan kompleksitas. Kode konvolusi dapat berubah menjadi sebuah kode blok, jika diinginkan, dengan "tail-menggigit".

Ada banyak jenis kode blok, tapi di antara yang klasik yang paling penting adalah Reed-Solomon coding karena digunakan secara luas pada disk Compact , yang DVD , dan hard disk drive . Golay ,BCH , paritas Multidimensional , dan kode Hamming adalah contoh lain dari kode blok klasik.

Hamming ECC umumnya digunakan untuk memperbaiki flash NAND kesalahan memori ^{[ rujukan? ].} Ini memberikan single-bit koreksi kesalahan dan deteksi 2-bit error. kode Hamming hanya cocok untuk lebih handal tingkat sel tunggal (SLC) NAND. Padat multi level cell (MLC) NAND memerlukan kuat multi-bit ECC mengoreksi seperti BCH atau Reed-Solomon ^{[ meragukan - mendiskusikan ].}

blok kode Klasik biasanya diimplementasikan dengan menggunakan algoritma keputusan sulit, ^[2] yang berarti bahwa untuk setiap dan output sinyal input suatu keputusan yang sulit dibuat apakah sesuai dengan satu atau sedikit nol. Sebaliknya, soft-keputusan seperti proses algoritma Viterbi decoder (diskretisasi) sinyal analog, yang memungkinkan untuk koreksi kesalahan-kinerja yang lebih tinggi jauh daripada-keputusan decoding keras.Hampir semua kode blok klasik menerapkan sifat aljabar dari bidang terbatas .

Referensi :

1.  Charles Wang, Dean Sklar, Diana Johnson (Winter 2001/2002). "Forward Error-CorrectionCoding". Crosslink — The Aerospace Corporation magazine of advances in aerospace technology (The Aerospace Corporation) 3 (1). "How Forward Error-Correcting Codes Work".

2.  Baldi M., Chiaraluce F. (2008). "A Simple Scheme for Belief Propagation Decoding of BCH and RS Codes in Multimedia Transmissions". International Journal of Digital Multimedia Broadcasting 2008: 957846. doi:10.1155/2008/957846.