Cad é FEC, agus Conas a Úsáidim é?

Cad é FEC, agus Conas a Úsáidim é?

I gcórais chumarsáide, teoiric faisnéise, agus teoiric an chódú, is teicníocht é ceartú earráide chun tosaigh (FEC) a úsáidtear chun earráidí i dtarchur sonraí a rialú thar bhealaí cumarsáide neamhiontaofa nó torannacha. Tá tús curtha ag FEC le hobair cheannródaíoch Claude Shannon i 1948 ar chumarsáid iontaofa ar bhealaí tarchurtha torannacha. Ba é téama lárnach na Sionainne ná má tá ráta comharthaíochta an chórais níos lú ná an acmhainn chainéil, is féidir cumarsáid iontaofa a bhaint amach má roghnaíonn duine teicnící ionchódaithe agus díchódaithe cuí.

Taispeánann Figiúr 1 múnla simplithe de chóras códaithe. Léirítear na sonraí tarchurtha amh mar sheicheamh teachtaireachtau. Athraíonn an t-ionchódóir FEC an teachtaireachtuisteach i gcódfhocalv trí shonraí iomarcacha a chur leis, sula gcuirtear isteach an cainéal neamhiontaofa nó torannach. Ligeann an iomarcaíocht bhreise do dhíchódóir an ghlacadóra líon teoranta earráidí a d'fhéadfadh tarlú sa teachtaireacht a bhrath, agus go minic na hearráidí seo a cheartú gan ath-tarchur, agus é mar aidhm leis an seicheamh bunaidh teachtaireachtaua aisghabháil go rathúil ag aschur an díchódóra.

Cineálacha cóid FEC

Tá dhá chineál cód atá difriúil ó thaobh struchtúir de in úsáid go coitianta inniu: blocchóid agus cóid réitigh. Roinneann an t-ionchódóir do bhlocchód an seicheamh faisnéiseuisteach i mbloic teachtaireachta dekpíosaí eolais (siombailí) an ceann agus athraíonn gach teachtaireachtugo neamhspleách i gcódfhocal,n-ghiotán (siombailí)v. An cóimheasR = k/nar a dtugtar an ráta cód. Na giotán iomarcacha (siombailí),n-k, cuir an cód ar fáil leis an gcumas an torann cainéal a chomhrac.

Paraiméadar tábhachtach de bhlocchód is ea an t-achar íosta,d_nóim, is é seo an fad idir an dá chódfhocal is gaire, a léiríonn an t-íoslíon athruithe sonraí a theastaíonn chun códfhocal bailí amháin a athrú go ceann eile. Cinneann an paraiméadar seo cumais bhrath earráide agus ceartúcháin cóid. De ghnáth is féidir cód FEC a bhrathd_nóim-1 earráid in aghaidh an chóidfhocail agus ceartaigh suas le (d_nóim-1)/2 earráid in aghaidh an chóidfhocail. Mar shampla, cód Reed Solomon, RS (544, 514,t=15, m=10), blocchód ar a bhfuil 514 siombail faisnéise agus 30 siombail nach bhfuil in úsáid. Tá 10 ngiotán ag gach siombail. Is é an t-achar íosta atá aiged_nóim=31 ionas gur féidir leis suas le (d_nóim-1)/2=15 earráidí siombaile in aghaidh an chóidfhocail.

Glacann an t-ionchódóir le haghaidh cód conbhlóideach freisin k-bloic ghiotán den seicheamh faisnéiseuagus táirgeann seicheamh ionchódaithevden-bloic siombail. Mar sin féin, braitheann gach bloc ionchódaithe ní hamháin ar an gcomhfhreagrask-bit teachtaireacht bloc ag an aonad am céanna ach freisin armbloic teachtaireachta roimhe seo. Seachas píosaí iomarcacha,n-k, cuirtear breis iomarcaíochta tríd an ord cuimhne a mhéadúmden chód chun tarchur iontaofa a bhaint amach thar chainéal torannach.

Bunaithe ar theoiric na Sionainne [1], dá fhaide an códfhocal is ea is cumhachtaí a sholáthraíonn sé cumas ceartaithe earráidí. Mar sin féin, méadaíonn an chastacht códaithe le fad an chóidfhocail freisin. Chun comhbhabhtáil níos fearr a bhaint amach idir castacht agus feidhmíocht códaithe, tá roinnt teicníochtaí ann chun cóid fhada chumhachtacha a chruthú ó chóid comhpháirteanna gearra, amhail cóid táirge, cóid chomhdhlúthaithe agus cóid idirdhuilleacha.

Taispeánann Fíor 2 cód táirge déthoiseach arna fhoirmiú ag dhá chód C₁(N1, K1) agus c₂(n2, k2) leis an achar íostad_nóim1agusd_nóim2, faoi seach. Gach sraith de chód an táirge C₁ x C₂Is códfhocal i C₁agus códfhocal i C gach colún₂. Tá an cód táirge in ann aon teaglaim de (d_nóim1d_nóim2-1)/2 earráid.

Taispeánann Figiúr 3 cód comhtháite aon-leibhéil le cód seachtrach C₁(n1, k1) leis an achar íostad_nóim1agus cód C istigh₂(n2, k2) leis an achar íostad_nóim2. Is é an t-achar íosta dá gcomhghaolú ar a laghadd_nóim1d_nóim2.

Taispeánann Fíor 4 tarchur cód idirdhuilleach. Mar gheall ar bhlocchód (N, K) C, is féidir cód bloc (λn, λk) a thógáil trí idirnascadh, is é sin ach trídoddords a eagrú i C i λ sraitheanna de eagar dronuilleogach agus ansin an colún eagar a tharchur le trí colún. Cé go bhfuil an t-achar íosta ar an gcód interleaved fósd_nóimmar chód aonair C, is féidir leis na hearráidí pléasctha fada a bhriseadh ina λ códfhocail éagsúla.

Tá cóid níos airde FEC, amhail cóid turbo agus cóid paireacht íseal-dlúis (LDPC), cruthaithe ag lucht acadúil agus ghlac an tionscal leo le blianta beaga anuas chun dul i ngleic le teorainn Shannon (nó cumas cainéal). Mar sin féin, is gnách go n-íoctar a ngnóthachan feidhmíochta sármhaithe trí chastacht mhór ionchódaithe/díchódaithe agus foighne.

Tá ceithre thoisc ríthábhachtacha le cur san áireamh agus cód cuí FEC agus scéim códaithe á roghnú do chóras cumarsáide ar leith. A choimeád tréchur ard nó a sheachaint a mhéadú go suntasach ráta nasc anráta códNí mór a bheith ard. Chun caillteanas cainéil a chúiteamh nó ceanglais maidir le cóimheas comhartha go torann (SNR) nó ráta earráide giotáin (BER) a mhaolú ag slisneoirí cinnidh sa ghlacadóir a mhórgnóthachan códaitheis inmhianaithe. Mar sin féin is iad na míbhuntáistí a bhaineann leis an FEClatency códaitheaguscastacht códaithea mhéadóidh am tarchurtha agus cumhacht/costas an chórais.

Feidhmchláir FEC ar Chórais Nasc Srathach

Taispeántar tírdhreach na teicneolaíochta FEC do chórais cumarsáide sreang-líne i bhFíor 5 agus folaíonn sé naisc leictreacha agus optúla araon. Maidir le naisc leictreacha, ionchorpraíodh an tionscal le déanaí nuashonruithe ar fhormáid chomharthaíochta ó fhormáid chomharthaíochta dhá leibhéal (NRZ) go formáid chomharthaíochta ceithre leibhéal (PAM4) le linn an aistrithe ó 25 GB/S go 50 rátaí sonraí nasc GB/s.

Is é ceann de na dúshláin mhóra dearaidh atá ag PAM4 SerDes ná pionós braite PAM4 thar NRZ, thart ar 9.54 dB nó fiú níos mó má táthar ag smaoineamh ar dhíghrádú corrlaigh cothrománach de bharr trasrianta comhartha il-leibhéil. Mar sin, déantar FEC mar chuid thábhachtach de réiteach córais PAM4 chun an pionós braite seo a fhritháireamh. RS (544, 514, 15) Tá FEC, ar a dtugtar KP4 FEC freisin, glactha go forleathan i naisc PAM-4. Soláthraíonn sé córais Ethernet 200/400G le suas le gnóthachan códaithe 7dB, agus ag cur pionós latency de na céadta nana-soicind (ns) mar chostas. De ghnáth breathnaítear ar chóid FEC ard-ghnóthachain ar nós cóid seiceála paireacht ísealdlúis (LDPC) agus cóid táirge Turbo (TPC) le haghaidh córais tarchurtha optúla fad-achair le costas latency agus castacht códaithe níos mó. I gcás feidhmchláir latency íseal, d'fhéadfaí úsáid a bhaint as blocchóid ghearra shimplí le gnóthachan códaithe measartha agus castacht.