Difference between revisions of "Channel Coding"

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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.
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Channel coding (also known as error-control coding) includes both
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*Error detection procedures
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*and forward error correction (FEC), which often make digital signal transmission possible with a bad channel (low SNR) and lead to very low error rates with a sufficiently good channel (high SNR).
  
Beschrieben werden lineare Blockcodes, Reed-Solomon-Codes und Faltungs- und Turbocodes sowie deren (eventuell iterative) Decodierung.
 
  
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Linear block codes, Reed-Solomon codes and convolutional and turbo codes as well as their (possibly iterative) decoding are described.
  
Der Umfang dieses Buches entspricht einer Lehrveranstaltung mit drei Semesterwochenstunden (SWS) Vorlesung und zwei SWS Übungen.
 
  
Hier zunächst eine Inhaltsübersicht anhand der vier Hauptkapitel mit insgesamt 22 Kapiteln.  
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The scope of this book corresponds to a course with three semester hours (SWS) of lecture and two SWS of exercises.
  
===Inhalt===
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First of all, here is an overview of the contents based on the four main chapters with a total of 22 chapters.
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===Contents===
 
{{Collapsible-Kopf}}
 
{{Collapsible-Kopf}}
{{Collapse1| header=Binäre Blockcodes zur Kanalcodierung | submenu=  
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{{Collapse1| header=Binary Block Codes for Channel Coding | submenu=  
*[[/Zielsetzung der Kanalcodierung/]]
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*[[/Objective of Channel Coding/]]
*[[/Kanalmodelle und Entscheiderstrukturen/]]
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*[[/Channel Models and Decision Structures/]]
*[[/Beispiele binärer Blockcodes/]]
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*[[/Examples of Binary Block Codes/]]
*[[/Allgemeine Beschreibung linearer Blockcodes /]]
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*[[/General Description of Linear Block Codes/]]
*[[/Decodierung linearer Blockcodes/]]
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*[[/Decoding of Linear Block Codes/]]
*[[/Schranken für die Blockfehlerwahrscheinlichkeit/]]
+
*[[/Limits for Block Error Probability/]]
*[[/Informationstheoretische Grenzen der Kanalcodierung /]]
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*[[/Information Theoretical Limits of Channel Coding/]]
 
}}
 
}}
{{Collapse2 | header=Reed–Solomon–Codes und deren Decodierung
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{{Collapse2 | header=Reed–Solomon–Codes and Their Decoding
 
|submenu=
 
|submenu=
*[[/Einige Grundlagen der Algebra/]]
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*[[/Some Basics of Algebra/]]
*[[/Erweiterungskörper/]]
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*[[/Extension Field/]]
*[[/Definition und Eigenschaften von Reed–Solomon–Codes/]]
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*[[/Definition and Properties of Reed-Solomon Codes/]]
*[[/Reed–Solomon–Decodierung beim Auslöschungskanal/]]
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*[[/Reed-Solomon Decoding for the Erasure Channel/]]
*[[/Fehlerkorrektur nach Reed–Solomon–Codierung/]]
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*[[/Error Correction According to Reed-Solomon Coding/]]
*[[/Fehlerwahrscheinlichkeit und Anwendungsgebiete/]]
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*[[/Error Probability and Areas of Application/]]
 
}}
 
}}
{{Collapse3 | header=Faltungscodierung und geeignete Decoder
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{{Collapse3 | header=Convolutional Codes and Their Decoding
 
|submenu=
 
|submenu=
*[[/Grundlagen der Faltungscodierung/]]
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*[[/Basics of Convolutional Coding/]]
*[[/Algebraische und polynomische Beschreibung/]]
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*[[/Algebraic and Polynomial Description/]]
*[[/Codebeschreibung mit Zustands– und Trellisdiagramm/]]
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*[[/Code Description with State and Trellis Diagram/]]
*[[/Decodierung von Faltungscodes/]]
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*[[/Decoding of Convolutional Codes/]]
*[[/Distanzeigenschaften und Fehlerwahrscheinlichkeitsschranken/]]
+
*[[/Distance Characteristics and Error Probability Barriers/]]
 
}}
 
}}
{{Collapse4 | header=Iterative Decodierverfahren
+
{{Collapse4 | header=Iterative Decoding Methods
 
|submenu=
 
|submenu=
*[[/Soft–in Soft–out Decoder/]]
+
*[[/Soft-in Soft-Out Decoder/]]
*[[/Grundlegendes zu den Produktcodes/]]
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*[[/The Basics of Product Codes/]]
*[[/Grundlegendes zu den Turbocodes/]]
+
*[[/The Basics of Turbo Codes/]]
*[[/Grundlegendes zu den Low–density Parity–check Codes/]]
+
*[[/The Basics of Low-Density Parity Check Codes/]]
 
}}
 
}}
 
{{Collapsible-Fuß}}
 
{{Collapsible-Fuß}}
  
 
+
In addition to these theory pages, we also offer tasks and multimedia modules that could help to clarify the topic:
Neben diesen Theorieseiten bieten wir auch Aufgaben und multimediale Module an, die zur Verdeutlichung des Lehrstoffes beitragen könnten:
+
*[https://en.lntwww.de/Kategorie:Aufgaben_zu_Kanalcodierung $\text{Exercises}$;]
*[https://en.lntwww.de/Kategorie:Aufgaben_zu_Kanalcodierung'''Aufgaben''']
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*[[LNTwww:Lernvideos_zu_Kanalcodierung|$\text{Learning videos in german}$;]]
*[[LNTwww:Lernvideos_zu_Kanalcodierung|'''Lernvideos''']]
+
*[[LNTwww:HTML5-Applets_zu_Kanalcodierung|$\text{new designed applets}$]], based on HTML5, also executable on smartphones.
*[[LNTwww:HTML5-Applets_zu_Kanalcodierung|'''neu gestaltete Applets''']], basierend auf HTML5, auch auf Smartphones lauffähig
 
 
 
  
  
  
'''Empfohlene Literatur:'''
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$\text{Recommended Literature:}$
  
*Böcherer, G.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnkik. München: TU München, 2015
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*Böcherer, G.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnkik, TU München, 2015
*Bossert, M.: Channel coding for telecommunications. Chichester: Wiley, 2000. ISBN 978-0-471-98277-7
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*Bossert, M.: Channel Coding for Telecommunications. Chichester: Wiley, 2000. ISBN 978-0-471-98277-7
 
*Bossert, M.: Kanalcodierung. Stuttgart: Vieweg+Teubner Verlag, 2014. ISBN 978-3-322-90917-6
 
*Bossert, M.: Kanalcodierung. Stuttgart: Vieweg+Teubner Verlag, 2014. ISBN 978-3-322-90917-6
*Cover, T. M.; Thomas, J. A.: Elements of information theory. 2. Aufl. Hoboken, N.J: Wiley-Interscience, 2006. ISBN 978-0-47124-195-9
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*Cover, T. M.; Thomas, J. A.: Elements of Information Theory. 2. Aufl. Hoboken, N.J: Wiley-Interscience, 2006. ISBN 978-0-47124-195-9
 
*Friedrichs, B.: Kanalcodierung. Grundlagen und Anwendungen in modernen Kommunikationssystemen. Berlin u.a.: Springer, 1996. ISBN 3-540-58232-0
 
*Friedrichs, B.: Kanalcodierung. Grundlagen und Anwendungen in modernen Kommunikationssystemen. Berlin u.a.: Springer, 1996. ISBN 3-540-58232-0
*Gallager, R. G.: Information theory and reliable communication. New York NY u.a.: Wiley, 1968. ISBN 0-471-29048-3
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*Gallager, R. G.: Information Theory and Reliable Communication. New York NY u.a.: Wiley, 1968. ISBN 0-471-29048-3
*Hindelang, T.: Source-Controlled Channel Decoding and Decoding for Mobile Communications. Dissertation. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik. München: VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 10, Nr. 695, 2002
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*Hindelang, T.: Source-Controlled Channel Decoding and Decoding for Mobile Communications. Dissertation. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik. <br>München: VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 10, Nr. 695, 2002
*Johannesson, R.; Zigangirov, K. S.: Fundamentals of convolutional coding. New York: IEEE Press, 1999. ISBN 978-0-470-27683-9
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*Huber, J.: Codierung für gedächtnisbehaftete Kanäle. Dissertation – Universität der Bundeswehr München, 1982
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*Johannesson, R.; Zigangirov, K. S.: Fundamentals of Convolutional Coding. New York: IEEE Press, 1999. ISBN 978-0-470-27683-9
 
*Klimant, H.; Piotraschke, R.; Schönfeld, D.: Informations- und Kodierungstheorie. 2. Aufl. Wiesbaden (u.a.): Vieweg+Teubner Verlag, 2003. ISBN 978-3-51923-003-8
 
*Klimant, H.; Piotraschke, R.; Schönfeld, D.: Informations- und Kodierungstheorie. 2. Aufl. Wiesbaden (u.a.): Vieweg+Teubner Verlag, 2003. ISBN 978-3-51923-003-8
*Kötter, R.; Mayer, T.; Tüchler, M.; Schreckenbach, F.; Brauchle, J.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik,. München: TU München, 2008
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*Kötter, R.; Mayer, T.; Tüchler, M.; Schreckenbach, F.; Brauchle, J.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, TU München, 2008
*Liva, G.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnik. TU München und DLR Oberpfaffenhofen, 2010
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*Liva, G.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnik, TU München und DLR Oberpfaffenhofen, 2010
*Ryan, W.; Lin, S.: Channel codes. Classical and modern. Cambridge: Cambridge University Press, 2009. ISBN 978-0-52184-868-8
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*Ryan, W.; Lin, S.: Channel Codes. Classical and modern. Cambridge: Cambridge University Press, 2009. ISBN 978-0-52184-868-8
 
*Schönfeld, D.; Klimant, H.; Piotraschke, R.: Informations- und Kodierungstheorie. 4. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2012. ISBN 978-3-83480-647-5
 
*Schönfeld, D.; Klimant, H.; Piotraschke, R.: Informations- und Kodierungstheorie. 4. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2012. ISBN 978-3-83480-647-5
*Schneider-Obermann, H.; Mildenberger, O.: Kanalcodierung. Theorie und Praxis fehlerkorrigierender Codes. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 1998. ISBN 978-3-528-03101-5
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*Schneider-Obermann, H.; Mildenberger, O.: Kanalcodierung. Theorie und Praxis fehlerkorrigierender Codes. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 1998. <br>ISBN 978-3-528-03101-5
 
*Schulz, R.-H.: Codierungstheorie. Eine Einführung. 2. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2003. ISBN 978-3-322-80328-3
 
*Schulz, R.-H.: Codierungstheorie. Eine Einführung. 2. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2003. ISBN 978-3-322-80328-3
*Shannon, C. E.; Weaver, W.: The mathematical theory of communication. Urbana: Univ. of Illinois Press, 1998. ISBN 978-0-25272-548-7
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*Shannon, C. E.; Weaver, W.: The Mathematical Theory of Communication. Urbana: Univ. of Illinois Press, 1998. ISBN 978-0-25272-548-7
*Tröndle, K.: Codier-und Decodier Methoden zur Fehlerkorrektur. Habilitationsschrift. München: TU München, 1974
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*Tröndle, K.: Codier-und Decodiermethoden zur Fehlerkorrektur. Habilitationsschrift. München: TU München, 1974
*Wachterr-Zeh, A.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnkik. München: TU München, 2015
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*Wachter-Zeh, A.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Professur für Coding for Communications and Data Storage, TU München, 2017
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[[LNTwww:Autoren#Kanalcodierung|'''Hinweise zu den Autoren und den Materialien, von denen bei der Erstellung des Buches ausgegangen wurde''']]
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[[LNTwww:Authors#Kanalcodierung|$\text{Notes on the authors and the materials used as a basis for the preparation of the book}$.]]
  
 
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Revision as of 18:19, 15 January 2021

Channel coding (also known as error-control coding) includes both

  • Error detection procedures
  • and forward error correction (FEC), which often make digital signal transmission possible with a bad channel (low SNR) and lead to very low error rates with a sufficiently good channel (high SNR).


Linear block codes, Reed-Solomon codes and convolutional and turbo codes as well as their (possibly iterative) decoding are described.


The scope of this book corresponds to a course with three semester hours (SWS) of lecture and two SWS of exercises.

First of all, here is an overview of the contents based on the four main chapters with a total of 22 chapters.

Contents

In addition to these theory pages, we also offer tasks and multimedia modules that could help to clarify the topic:


$\text{Recommended Literature:}$

  • Böcherer, G.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnkik, TU München, 2015
  • Bossert, M.: Channel Coding for Telecommunications. Chichester: Wiley, 2000. ISBN 978-0-471-98277-7
  • Bossert, M.: Kanalcodierung. Stuttgart: Vieweg+Teubner Verlag, 2014. ISBN 978-3-322-90917-6
  • Cover, T. M.; Thomas, J. A.: Elements of Information Theory. 2. Aufl. Hoboken, N.J: Wiley-Interscience, 2006. ISBN 978-0-47124-195-9
  • Friedrichs, B.: Kanalcodierung. Grundlagen und Anwendungen in modernen Kommunikationssystemen. Berlin u.a.: Springer, 1996. ISBN 3-540-58232-0
  • Gallager, R. G.: Information Theory and Reliable Communication. New York NY u.a.: Wiley, 1968. ISBN 0-471-29048-3
  • Hindelang, T.: Source-Controlled Channel Decoding and Decoding for Mobile Communications. Dissertation. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik.
    München: VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 10, Nr. 695, 2002
  • Huber, J.: Codierung für gedächtnisbehaftete Kanäle. Dissertation – Universität der Bundeswehr München, 1982
  • Johannesson, R.; Zigangirov, K. S.: Fundamentals of Convolutional Coding. New York: IEEE Press, 1999. ISBN 978-0-470-27683-9
  • Klimant, H.; Piotraschke, R.; Schönfeld, D.: Informations- und Kodierungstheorie. 2. Aufl. Wiesbaden (u.a.): Vieweg+Teubner Verlag, 2003. ISBN 978-3-51923-003-8
  • Kötter, R.; Mayer, T.; Tüchler, M.; Schreckenbach, F.; Brauchle, J.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, TU München, 2008
  • Liva, G.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Lehrstuhl Für Nachrichtentechnik, TU München und DLR Oberpfaffenhofen, 2010
  • Ryan, W.; Lin, S.: Channel Codes. Classical and modern. Cambridge: Cambridge University Press, 2009. ISBN 978-0-52184-868-8
  • Schönfeld, D.; Klimant, H.; Piotraschke, R.: Informations- und Kodierungstheorie. 4. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2012. ISBN 978-3-83480-647-5
  • Schneider-Obermann, H.; Mildenberger, O.: Kanalcodierung. Theorie und Praxis fehlerkorrigierender Codes. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 1998.
    ISBN 978-3-528-03101-5
  • Schulz, R.-H.: Codierungstheorie. Eine Einführung. 2. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2003. ISBN 978-3-322-80328-3
  • Shannon, C. E.; Weaver, W.: The Mathematical Theory of Communication. Urbana: Univ. of Illinois Press, 1998. ISBN 978-0-25272-548-7
  • Tröndle, K.: Codier-und Decodiermethoden zur Fehlerkorrektur. Habilitationsschrift. München: TU München, 1974
  • Wachter-Zeh, A.: Channel Coding. Vorlesungsmanuskript. Professur für Coding for Communications and Data Storage, TU München, 2017


$\text{Notes on the authors and the materials used as a basis for the preparation of the book}$.