Kódolástechnika

1. Kódolástechnika Előadó: • Dr. Levendovszky János, egyetemi tanár (levendov@hit.bme.hu), IB 129-es szoba telefon: (463) 3547 • Tantárgyi weboldal www.hit.bme.hu/~siposr/kodtech

2. Kurzusinformáció Előadások: • Kedd 12.15-14 QI • Csüt: 10.15- 12 IB 028

3. Követelmények Sikeres kurzus: 1 db Zh (vagy PZh) >=2 alapján • Zh relatíve könnyen abszolválható az előadások átlagos ismerete alapján • PZh – nehezebb, az előadások nagyon részletes ismerete kell hozzá • Cél: • félévközi folyamatos tanulás erősítése és ennek pozitív diszkriminációja • A diploma minőségének védelme érdekében annak megakadályozása, hogy a félévközi munka elmulasztása esetén mindössze pár napos felkészültséggel megszerezhető legyen a tudás

4. Ajánlott irodalom • T.M. Cover, A.J. Thomas: Elements of Information Theory, John Wiley, 1991. (IT) • S. Verdu, S. Mclaughlin: Information Theory: 50 years of discovery, IEEE, 1999 (IT) • Győrfi, Győri, Vajda: Információ- és kódelmélet, Műegyetemi könyvkiadó, 1998 • S. Golomb: Basic Concepts in Information Theory and Coding, Kluwer, 1994. (IT + CT) • E. Berlekamp: Algebraic Coding Theory. McGraw Hill, 1968. (CT) • R.E. Blahut: Theory and Practice of Error Correcting Codes. Addison Wesley, 1987. (CT) • J.G. Proakis: Digital communications,McGraw Hill, 1996

5. A kurzus célja:algoritmikus tudás (kódolási eljárások ismerete) a kommunikációs hálózatok teljesítőképességének a növeléséhez! 2014.09.06. 5

6. Kényszerek: • Limitált adóteljesítmény • Limitált frekvenciasáv • Interferenciák • Limitált processzor • Elvárások: • Magas adatátviteli seb. • QoS kommunikáció (alacsony BER és késl.) • Mobilitás ??? Erőforrások (sávszélesség, adóteljesítmény …etc.) nem állnak korlátlanul a rendelkezésre! Miért van szükség teljesítőképesség növelésre ! Megoldás:intelligens kódolási algoritmusok kifejlesztése a kényszerek legyőzésére !!! 2014.09.06. 6

7. Jelenlegi vezetéknélküli hálózati technológiák 2014.09.06. TÁMOP – 4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0006 7

8. USA frekvenciakiosztás http://en.wikipedia.org/wiki/File:United_States_Frequency_Allocations_Chart_2003_-_The_Radio_Spectrum.jpg 2014.09.06. TÁMOP – 4.1.2-08/2/A/KMR-2009-0006 8

9. Erőforrások:sávszélesség, adóteljesítmény A „kommunikációs mérnökség” alapvető kérdése ELŐÍRT MINŐSÉGŰ SZOLGÁLTATÁS (QoS): adott hibavalószínűség és adatátviteli sebesség QoS = f (erőforrások) ???

10. Kihívás Hogyan lehet növelni a spektrális hatékonyságot ? SPEKTRÁLIS HATÉKONYSÁG[bit/sec/Hz]: 1Hz-es fajlagos spekrumon mekkora adatátviteli sebesség érhető el ? Jelenleg: 0.48 [bit/sec/Hz] Elméleti: 5.2 [bit/sec/Hz]

11. ?? ?? Adótelj., sávszélesség ERŐFORRÁSOK • Kérdések: • Mi az információ legtömörebb reprezentációja (nagy adatátv. sebesség keskenysávú csatornán) ? • Milyen sebességgel lehet megbízhatóan kommunikálni egy megbízhatatlan csatornán ? • Milyen algoritmusokkal lehet ezeket a célokat elérni ? Információ elmélet Kódelmélet Alapséma QoS: BER, data rate Zajos és torz vétel Visszanyert info Alg. Primér info (hang, kép..etc.) Alg. Channel Gyakorlati módszerek: Kódolástechnika

12. 1111 0101 0100 0011 0010 0001 0000 Forráskódolás Optimális kódtábla ? 0000 0001 0010 0011 0100 0101 …………0000 0000 1 1 1 1 1 …………0 bitek száma appr. negyedrésze

13. 00000 0 01010 Majority detector 0 5x röző Megbízhatatlan csatorna Optimális kódolás minimális adatátviteli sebesség csökkenéssel előírt megbízhatóságot garantálva ? Csatornakódolás Megbízhatatlan csatorna 010010110 0110111010

14. Titkosítás támadó kulcs kulcs üzenet Nyílt csatorna Fejtő üzenet Titkosító Hogyan lehet kis algoritmikus komplexitású titkosítót és fejtőt konstruálni, amelynek feltörése a támadónak nagy algoritmikus komplexitású feladat ? – előírt adatbiztonság biztosítása

15. Jelentőség és alkalmazások • Minden területe a kommunikációs és adatfeldolgozó technológiáknak, • tágabb értelemben az információs technológiák egészének !!!

16. Megbízható kommunikáció ismétléssel Better QoS Loss in data speed