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La codifica di canale è in telecomunicazioni il processo volto a garantire la trasmissione ottimale di un messaggio trasmesso attraverso un canale con rumore.
Indice |
Modalità di scambio delle informazioni e dialogo dei protocolli
Le informazioni vengono scambiate in modalità:
- simplex, il messaggio viaggia in una sola direzione
- half-duplex, i messaggi viaggiano in entrambe le direzioni, ma alternativamente
- Duplex, i messaggi vengono scambiati in entrambe le direzioni anche contemporaneamente.
I protocolli comunicano tra loro usando le discipline One Way,Two Way Alternate o Two Way Simultaneous.
Codici di controllo e correzione
A seconda del tipo di messaggio da trasmettere si sceglierà il tipo di controllo degli errori e, eventualmente, di correzione (infatti, nell'invio es.: di fotogrammi video in videoconferenza non sarà richiesto che arrivino integri tutti i dati; al contrario, es.: trasmissione FTP, sarà imperativo garantire l'arrivo corretto di tutti i dati). Di seguito sono brevemente introdotte le due modalità di codifica più usate.
ARQ (Automatic Repeat-reQuest)
È un'entità alla pari del ricevitore, che svolge solo il compito di rivelare un errore (ma non di correggerlo). I pacchetti corrotti vengono scartati e viene richiesta la loro ritrasmissione. A sua volta è divisa in tre politiche:
- Stop and wait: il mittente invia un messaggio e attende dal destinatario una conferma positiva (ACK), negativa (NACK) o un comando; se scade il tempo di attesa per uno di questi tre, il mittente provvederà a rispedire il pacchetto e il destinatario si incaricherà di scartare eventuali repliche. Nel caso in cui si verificasse un errore nella trasmissione del segnale di conferma (ACK), il mittente provvederà a rinviare il pacchetto; il destinatario riceverà in questo modo una copia del pacchetto già ricevuto, credendo che gli sia pervenuto un nuovo pacchetto. Per ovviare a questo problema si può procedere numerando i pacchetti trasmessi, ovvero inserendo un bit di conteggio.
- Go Back N: il mittente dispone di un buffer dove immagazzina N pacchetti da spedire, man mano che riceve la conferma ACK svuota il buffer e lo riempie con nuovi pacchetti; nell'eventualità di pacchetti persi o danneggiati e scartati avviene il re-invio del blocco di pacchetti interessati. I pacchetti ricevuti dal destinatario dopo quello scartato vengono eliminati.
- Selective Repeat: in questo caso anche il destinatario dispone di un buffer dove memorizzare i pacchetti ricevuti dopo quello/quelli scartati; quando i pacchetti interessati vengono correttamente ricevuti, entrambi i buffer vengono svuotati (mittente) o i pacchetti contenuti salvati (destinatario).
FEC (Forward Error Correction)
FEC (acronimo di Forward Error Correction) è un sistema di correzione d'errore attraverso il quale si protegge l'immagine, in caso di momentaneo abbassamento di segnale, in modo da mantenere una buona qualità. Viene aggiunta ridondanza ai dati relativi alle immagini tv per permettere di effettuare in ricezione una efficace correzione degli errori ricevuti. Senza questo sistema ogni informazione persa avrebbe un riscontro sui singoli elementi di una immagine tv. Grazie al FEC si possono tollerare bene anche errori di grande entità. Solitamente un ricevitore digitale chiede l'impostazione del FEC in accordo con quello trasmesso dall'emittente. Vi sono anche ricevitori che invece non richiedono di impostare il FEC in quanto sono in grado di individuare automaticamente quale rapporto utilizzare. I FEC maggiormente utilizzati sono 2/3 e 3/4. Più il FEC si avvicina all'unità, e minore è la protezione del segnale, ma maggiore è il symbol rate, e quindi la capacità di trasporto di segnali complessiva. Il rapporto numerico (ad esempio 2/3 o 7/8) indica che da due simboli originari, ne sono generati tre (o da 7 ne vengono generati 8); il simbolo aggiuntivo serve per la protezione. È teoricamente possibile (e sarebbe conveniente per ottenere una maggior protezione) aggiungere simboli a volontà (ad esempio usare un FEC di 2/6), ma si perderebbe l'incremento di efficienza ottenuto cambiando il metodo di modulazione.
Valutazione di un Codice
Le prestazioni di un codice vengono misurate in:
- capacità di rilevazione: numero massimo di errori che esso riesce a rilevare in una parola di codice.
- capacità di correzione: numero massimo di errori che esso riesce a correggere in una parola di codice (minore a quella di rilevazione)
- code rate: è il rapporto fra la lunghezza totale della parola di codice (n) e bit di messaggio (k),
, rappresenta una misura in termini di efficienza del codice.
Tipologie di codici
Esistono varie tipologie di codici, principalmente divisibili in codici a blocchi (o lineari, come quello di Hamming) e codici convoluzionali.
Nel primo caso, codici a blocchi, tutti i blocchi-dati sono legati tra loro da sequenze aggiunte ai pacchetti e distinguibili tra loro; nel secondo caso, invece, ai pacchetti viene raggiunta una certa ridondanza Q e i pacchetti, sebbene non distinguibili, sono comunque tra loro legati.
