Kanalcodierung: Unterschied zwischen den Versionen

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{{BlaueBox|TEXT=Die  '''»Kanalcodierung«'''  $($englisch:  »Channel Coding«  oder auch  »Error–Control Coding«$)$  umfasst sowohl
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* »Vorwärtsfehlerkorrektur«  $($englisch:  »Forward Error Correction«,  FEC$)$,  die bei schlechtem Kanal  $($kleines SNR$)$  erst eine Digitalsignalübertragung ermöglicht,  und bei ausreichend gutem Kanal  $($großes SNR$)$  zu sehr kleinen Fehlerraten führt.
  
Die Kanalcodierung (englisch: ''Channel Coding'' oder auch ''Error–Control Coding'') umfasst sowohl Verfahren zur Fehlererkennung (englisch: ''Error Detection'') als auch die Vorwärtsfehlerkorrektur (englisch: ''Forward Error Correction'', FEC), die bei schlechtem Kanal (kleines SNR) oft erst eine Digitalsignalübertragung ermöglichen und bei einem ausreichend guten Kanal (großes SNR) zu sehr kleinen Fehlerraten führen.
 
  
Beschrieben werden lineare Blockcodes, Reed-Solomon-Codes und Faltungs- und Turbocodes sowie deren (eventuell iterative) Decodierung.  
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Hier einige Schlagworte aus dem Buchinhalt: 
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# Binäre  lineare Blockcodes:   Generatormatrix,  Prüfmatrix und Decodierung.  Beispiele:  Single Parity–check Codes,  Wiederholungscodes,  Hamming-Codes.     
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# Fehlerwahrscheinlichkeitsschranken:  Minimale Distanz,  Union Bound,  Shannon Bound.   Kanalcodierungstheorem und Kanalkapazität: Fehlerrate vs. Coderate.   
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# Reed–Solomon–Codes:  Grundlagen der Algebra,  Erweiterungskörper,  Codeparameter,  Codier– und Decodierprinzip,  Singleton–Schranke,  Anwendung. 
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# Faltungscodes:  Algebraische und polynomische Beschreibung,  Zustands– und Trellisdiagramm,  Decodierung mittels Viterbi– und BCJR– Algorithmus.
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# Iterative Decodierverfahren:  Soft–in Soft–out Decoder,  Grundlegendes zu den Produktcodes,  Turbocodes und Low–density Parity–check $($LDPC$)$ Codes.  
  
  
Der Umfang dieses Buches entspricht einer Lehrveranstaltung mit drei Semesterwochenstunden (SWS) Vorlesung und zwei SWS Übungen.
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<u>Hinweise:</u>
  
Hier zunächst eine Inhaltsübersicht anhand der vier Hauptkapitel mit insgesamt 22 Kapiteln.  
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*Kenntnisse über die&nbsp; &raquo;[[Stochastische Signaltheorie]]&laquo;&nbsp; und die&nbsp; &raquo;[[Informationstheorie]]&laquo;&nbsp; sind hilfreich,&nbsp; aber für die Kanalcodierung nicht unbedingt erforderlich.
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*Deren Mathematik unterscheidet sich von der in anderen Fachgebieten grundlegend.&nbsp;  Oft lassen sich aber Analogien erkennen,&nbsp; z.B. zur &nbsp;[[Signaldarstellung/Faltungssatz_und_Faltungsoperation|&raquo;herkömmlichen Faltung&laquo;]].
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* Eine Codierungsart mit anderer Zielrichtung ist die&nbsp; [[Informationstheorie/Allgemeine_Beschreibung|&raquo;Quellencodierung&laquo;]]&nbsp; $($"Datenkomprimierung"$)$.&nbsp; Hier wird nicht Redundanz hinzugefügt,&nbsp; sondern reduziert.
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* Eine weitere Codierungsart ist die&nbsp; [[Digitalsignalübertragung/Grundlagen_der_codierten_Übertragung#.23_.C3.9CBERBLICK_ZUM_ZWEITEN_HAUPTKAPITEL_.23|&raquo;Leitungscodierung&laquo;]]&nbsp; mit dem Ziel,&nbsp; das Sendesignal spektral bestmöglich an den Übertragungskanal anzupassen.
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&rArr; &nbsp; Hier zunächst eine&nbsp; &raquo;'''Inhaltsübersicht'''&laquo;&nbsp; anhand der &nbsp;&raquo;'''vier Hauptkapitel'''&laquo;&nbsp; mit insgesamt&nbsp; &raquo;'''22 Einzelkapiteln'''&laquo;&nbsp; und&nbsp; &raquo;'''175 Abschnitten'''&laquo;.}}
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===Inhalt===
 
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===Aufgaben und Multimedia===
  
Neben diesen Theorieseiten bieten wir auch Aufgaben und multimediale Module an, die zur Verdeutlichung des Lehrstoffes beitragen könnten:
 
*[https://www.lntwww.de/Kategorie:Aufgaben_zu_Kanalcodierung'''Aufgaben''']
 
*[[LNTwww:Lernvideos_zu_Kanalcodierung|'''Lernvideos''']]
 
*[[LNTwww:HTML5-Applets_zu_Kanalcodierung|'''neu gestaltete Applets''']], basierend auf HTML5, auch auf Smartphones lauffähig
 
  
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Neben diesen Theorieseiten bieten wir auch Aufgaben und multimediale Module zu diesem Thema an,&nbsp; die zur Verdeutlichung des Lehrstoffes beitragen könnten:
  
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$(1)$&nbsp; &nbsp; [https://www.lntwww.de/Kategorie:Aufgaben_zu_Kanalcodierung $\text{Aufgaben}$]
  
'''Empfohlene Literatur:'''
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$(2)$&nbsp; &nbsp; [[LNTwww:Lernvideos_zu_Kanalcodierung|$\text{Lernvideos}$]]
  
*Benedetto, S.; Biglieri, E.; Castellani, V.: Digital Transmission Theory. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall, 1987.
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$(3)$&nbsp; &nbsp; [[LNTwww:Applets_zu_Kanalcodierung|$\text{Applets}$]]&nbsp;}}
*Hänsler, E.: Statistische Signale: Grundlagen und Anwendungen. 2. Auflage. Berlin – Heidelberg: Springer, 1997.
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*Hagenauer, J.: Nachrichtentechnik 1. Vorlesungsmanuskript, Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, Technische Universität München, 2002.
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===Weitere Links:===
*Hanik, N.: Leitungsgebundene Übertragungstechnik. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, Technische Universität München, 2008.
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*Haykin, S.: Digital Communications. New York: John Wiley & Sons, 1988.
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*Huber, J.: Trelliscodierung - Grundlagen und Anwendungen in der digitalen Übertragungstechnik. Berlin – Heidelberg: Springer, 1992; [https://books.google.de/books?id=sRjUBgAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=de#v=onepage&q&f=false Leseprobe].
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*Kammeyer, K.D.: Nachrichtenübertragung. Stuttgart: B.G. Teubner, 4. Auflage, 2004.
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$(4)$&nbsp; &nbsp; [[LNTwww:Literaturempfehlung_zu_"Kanalcodierung"|$\text{Literaturempfehlungen}$]]
*Lüke, H. D.: Signalübertragung. 8. Auflage. Berlin – Heidelberg: Springer, 2004.
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*Proakis, J. G.: Digital Communications. 5. Auflage. New York: McGraw-Hill, 2001.
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$(5)$&nbsp; &nbsp; [[LNTwww:Impressum_zum_Buch_"Kanalcodierung"|$\text{Impressum}$]] }}
*Proakis, J. G.; Salehi, M.: Grundlagen der Kommunikationstechnik. 2. Auflage. München: Pearson Education, 2004.
 
*Söder, G.: Simulationsmethoden in der Nachrichtentechnik. Anleitung zum gleichnamigen Praktikum. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, Technische Universität München, 2000.
 
*Söder, G.; Tröndle, K.: Digitale Übertragungssysteme - Theorie, Optimierung & Dimensionierung der Basisbandsysteme. Berlin – Heidelberg: Springer, 1985.
 
*Tröndle, K.; Söder, G.: Optimization of Digital Transmission Systems. Boston – London: Artech House, 1987.
 
*Werner, M.: Information und Codierung. Wiesbaden: Vieweg &Teubner, 2. Auflage, 2008; [https://books.google.de/books?id=rLS_TUNC3UYC&printsec=frontcover&hl=de#v=onepage&q&f=false Leseprobe].
 
 
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[[LNTwww:Autoren#Mobile Kommunikation|'''Hinweise zu den Autoren und den Materialien, von denen bei der Erstellung des Buches ausgegangen wurde''']]
 
  
 
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Aktuelle Version vom 3. April 2023, 10:58 Uhr

Die  »Kanalcodierung«  $($englisch:  »Channel Coding«  oder auch  »Error–Control Coding«$)$  umfasst sowohl

  • »Verfahren zur Fehlererkennung«  $($englisch:  »Error Detection«$)$ als auch die
  • »Vorwärtsfehlerkorrektur«  $($englisch:  »Forward Error Correction«,  FEC$)$,  die bei schlechtem Kanal  $($kleines SNR$)$  erst eine Digitalsignalübertragung ermöglicht,  und bei ausreichend gutem Kanal  $($großes SNR$)$  zu sehr kleinen Fehlerraten führt.


Hier einige Schlagworte aus dem Buchinhalt:

  1. Binäre lineare Blockcodes:  Generatormatrix,  Prüfmatrix und Decodierung.  Beispiele:  Single Parity–check Codes,  Wiederholungscodes,  Hamming-Codes.
  2. Fehlerwahrscheinlichkeitsschranken:  Minimale Distanz,  Union Bound,  Shannon Bound.  Kanalcodierungstheorem und Kanalkapazität: Fehlerrate vs. Coderate.
  3. Reed–Solomon–Codes:  Grundlagen der Algebra,  Erweiterungskörper,  Codeparameter,  Codier– und Decodierprinzip,  Singleton–Schranke,  Anwendung.
  4. Faltungscodes:  Algebraische und polynomische Beschreibung,  Zustands– und Trellisdiagramm,  Decodierung mittels Viterbi– und BCJR– Algorithmus.
  5. Iterative Decodierverfahren:  Soft–in Soft–out Decoder,  Grundlegendes zu den Produktcodes,  Turbocodes und Low–density Parity–check $($LDPC$)$ Codes.


Hinweise:

  • Deren Mathematik unterscheidet sich von der in anderen Fachgebieten grundlegend.  Oft lassen sich aber Analogien erkennen,  z.B. zur  »herkömmlichen Faltung«.
  • Eine Codierungsart mit anderer Zielrichtung ist die  »Quellencodierung«  $($"Datenkomprimierung"$)$.  Hier wird nicht Redundanz hinzugefügt,  sondern reduziert.
  • Eine weitere Codierungsart ist die  »Leitungscodierung«  mit dem Ziel,  das Sendesignal spektral bestmöglich an den Übertragungskanal anzupassen.


⇒   Hier zunächst eine  »Inhaltsübersicht«  anhand der  »vier Hauptkapitel«  mit insgesamt  »22 Einzelkapiteln«  und  »175 Abschnitten«.


Inhalt

Aufgaben und Multimedia

Neben diesen Theorieseiten bieten wir auch Aufgaben und multimediale Module zu diesem Thema an,  die zur Verdeutlichung des Lehrstoffes beitragen könnten:

$(1)$    $\text{Aufgaben}$

$(2)$    $\text{Lernvideos}$

$(3)$    $\text{Applets}$ 


Weitere Links: