networking - 您可以使用哪些技术对有损单向信道上的数据进行编码？

Question

假设您有一个沟通 channel 是 固有有损 和单向。也就是说，存在一些无法消除的固有噪声，例如随机位被切换。还可以想象这是一种方式 - 您不能请求重传。

但是无论如何您都需要通过它发送数据。你可以用什么技术发送号码 和 正文 通过那个 channel ？

是否可以对数字进行编码，以便即使随机位旋转它们仍然可以解释为接近原始值( 有损 传输)？

有没有办法在 中发送一串字符(例如 ASCII)无损时尚？

这只是为了好玩。我知道您可以使用莫尔斯电码或任何非常低频的二进制通信。我知道奇偶校验位和校验和来检测错误和重试。我知道您也可以使用模拟信号。我只是好奇是否有任何有趣的计算机科学技术可以通过有损 channel 发送这些东西。

Answer 1

根据您未提供的有关有损 channel 的一些详细信息，我建议您首先使用 Gray code确保单个位错误导致小的差异(以满足您在有损传输中减轻损失的愿望)，然后还可能使用一些“无损”(==尝试无损；-)编码对结果流进行编码.

Reed-Solomon如果您的噪声事件容易以小突发(例如，单个字节中的几个位错误)发生，则其变体特别好，这应该与格雷编码很好地互操作(因为多位错误是“损失的杀手”缓解”方面，旨在为线路上的单位错误优雅地降级)。那是因为 R-S 本质上是一种块方案，从 R-S 的角度来看，一个块内的多个错误与其中的单个错误基本相同；-)。

如果许多错误是 erasures，R-S 特别棒-- 简单地说，删除是一个很可能在传输过程中被破坏的符号，但您确实知道它已被破坏的关键事实。物理层，取决于它的设计方式，通常可以暗示这一事实，如果有一种方法可以通知更高层，那将是至关重要的帮助。让我解释一下删除...:

举一个简单的例子，0 作为 -1 伏的电平发送，1 作为 +1 伏的电平发送(写一些引用波)，但是有噪声(物理噪声通常可以很好地建模，问任何称职的通信工程师；-)；根据噪声模型，解码可能是 -0.7 V 及以下的任何内容都被视为 0 位，+0.7 V 及以上的任何内容都被视为 1 位，介于两者之间的任何内容都被视为删除，即，更高层被告知有问题的位可能在传输中被损坏，因此应该被忽略。 (我有时把这个作为我论文的一个例子，有时抽象应该“泄漏”——以一种可控和结构化的方式:斯波尔斯基 Law of Leaky Abstractions 的 Martelli 推论!-)。

具有任何给定冗余比的 RS 代码在纠正删除(解码器被告知的错误)方面的效率大约是它在纠正其他未知错误方面的两倍——也可以混合这两个方面，纠正一些删除和一些其他未知的错误。

作为最重要的部分，自定义 RS 码可以(相当容易地)设计和定制，以将未纠正错误的概率降低到低于任何所需阈值 θ，给出物理信道在删除和未检测错误(包括概率和突发性)。

我不会称这整个领域为“计算机科学”领域，实际上:回到我毕业时(MSEE，30 年前)，我主要是在努力避免“CS”的东西，转而支持芯片设计、系统设计、高级 radio 系统，＆c - 然而我被教得很好(嗯，已经在实际工程使用领域内的子集；-)很好。

而且，为了确认事情在一代人中并没有发生太大变化:我女儿刚刚获得了电信工程硕士学位(严格专注于高级 radio 系统)——她几乎无法设计任何严肃的程序、算法，或数据结构(虽然她在 C 和 Java 的必修课上做得很好，但这些类(class)中绝对没有 CS 深度，她的类(class)中也没有其他地方——她的日常工作语言是 matlab ......!-)——然而她对信息和编码理论的了解比我所学的要多，而且这是在任何博士级别学习之前(她正在攻读博士学位，但尚未开始)。

所以，我声称这些领域比 CS-y 更 EE-y(当然，界限总是模糊的——见证这样一个事实，在几年设计芯片后，我或多或少偶然地成为了一名软件专家，并且我的许多同时代人也是如此；-)。