Помехостійке кодування: з чого все починалося?

Помехостійке кодування: з чого все починалося?

Ні для кого не представляє секрету той факт, що при передачі будь-якого повідомлення інформація може бути спотворена, тобто в передаваних відомостях можлива поява помилкових даних. Спотворення інформації може відбуватися під дією безлічі найрізноманітніших факторів, проте найбільш поширеними є такі:


- виникнення у відправному, приймаючому пристрої або передавачі неполадок, пов 'язаних з апаратною або програмною частиною;


- наявність перешкод у сполучному каналі зв 'язку, що може бути пов' язано як з несправністю через пошкодження, так і з неполадками через наявність зовнішнього впливу (цілесправленого або випадкового).

Для того щоб забезпечити цілісність інформаційного повідомлення при передачі по різних каналах зв 'язку, сьогодні використовуються різні технології, проте найбільш поширеним, популярним, простим і зручним засобом забезпечення захисту даних від впливу є помехостійке кодування.

Історія забезпечення збереження інформації при передачі почалася з 1948 р., коли була опублікована відома робота К. Шеннона "Математична теорія зв 'язку". Саме ця стаття є першоосновою для формування такого поняття, як помехостійке кодування, під яким розуміється кодування, що забезпечує контроль появи помилок і, в разі необхідності, їх виправлення.

Зі статті Шеннона випливає приголомшливий висновок: займатися побудовою каналів зв 'язків, що зводять до мінімуму формування помилок у повідомлення, складно і економічно недоцільно. Набагато простіше і вигідніше застосовувати різні методи кодування інформації. Водночас Шеннон не вказував якісь конкретні коди, а тільки довів їхнє існування.

Види кодування інформації активно вивчалися в п 'ятдесяті роки минулого століття, проте отримані результати не приносили ніякого практичного ефекту. Наступне десятиліття було ознаменовано знаходженням методики, яка дозволяла б створити комплекс технологій для зменшення ймовірності формування помилки при передачі повідомлення.

Перша технологія отримала назви блокових кодів і мала переважно математичний характер. Вперше помехостійке кодування в цій формі було представлено в 1950-х роках, коли блокові коди могли виправляти тільки одну помилку. Зрозуміло, подібні коди малоефективні, а тому протягом тривалого часу проводилися різні дослідження і розробки. У результаті було створено цілий клас кодів, що дозволяли відстежувати і виправляти кратну кількість помилок.


Інша технологія, що характеризує помехостійке кодування, - спроби осмислити кодування і декодування, появу і виправлення помилок з точки зору теорії ймовірностей. У результаті тривалих досліджень був створений клас неблокових кодів, в якому найбільш широке поширення отримали згорточні коди.

У сімдесятих роках минулого століття ці дві технології стали розглядатися в єдиному ключі, в результаті чого нарешті вдалося отримати саме ті коди, про які вів мова у своїй статті Шеннон. В результаті проведення безлічі робіт були запропоновані дві схеми, які формували сімейство кодів і забезпечували високі показники забезпечення цілісності повідомлення при його передачі по каналах зв 'язку.

Такою була історія формування помехостійкого кодування. Зрозуміло, сьогодні запропоновано безліч різноманітних схем і концепцій щодо збереження інформації при передачі, які відрізняються функціоналам, надмірністю, надійністю, структурою, ефективністю та іншими ключовими характеристиками.