Komunikasi ruang dalam BER dan FEC?

Bit error rate apa yang mereka dapatkan dari komunikasi luar angkasa (Pioneer, Voyager, et.al.), dan modulasi dan FEC seperti apa yang memungkinkan mereka untuk memulihkan pesan dengan level mikroskopis dari daya sinyal yang diterima?

Apakah ada metode modulasi dan skema penyandian yang lebih modern untuk kondisi saluran yang serupa?

Selama bertahun-tahun keadaannya adalah menggunakan "kode dalam" konvolusional dan "kode luar" blok. Terminologi "dalam" dan "luar" berasal dari diagram blok berikut:

$$\boxed{\scriptstyle \rm Payload}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Outer Encode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Inner Encode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\rm Channel}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Inner Decode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Outer Decode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\rm Payload}$$

Kode konvolusional digunakan sebagai kode bagian dalam karena sangat kuat dan dapat memperbaiki sejumlah besar kesalahan bit. Mereka memiliki kelemahan, meskipun- ketika ada banyak kesalahan yang berdekatan mereka dapat memecah dan memuntahkan kesalahan dalam ledakan di lokasi itu. Kode luar digunakan untuk memperbaiki semburan kesalahan tersebut. Kode blok tidak sekuat kode konvolusional (jangan menggunakan bit / simbol paritas banyak juga), tetapi mereka pandai menangani semburan kesalahan. Juga, biasanya ada deinterleaver di antara kode dalam dan luar yang menyebarkan semburan kesalahan di antara banyak blok, membuatnya lebih mudah bagi kode blok untuk memperbaikinya.

Seperti yang dikatakan oleh bagian dalam Telekomunikasi Luar Angkasa Wikipedia, kode awal / luar adalah kode Viterbi (konvolusional) dan Reed-Muller. Kemudian mereka adalah kode Viterbi dan Reed-Solomon.

Pada awal 90-an kode Turbo ditemukan dan mengambil dunia FEC oleh badai. Di tahun 2000 -an paritas yang rendah, kode pemeriksaan semakin populer. Mereka ditemukan pada tahun 1960 oleh Gallagher, tetapi tidak layak untuk diimplementasikan sampai saat ini karena beban komputasi yang mereka butuhkan. Baik kode Turbo dan LDPC hampir optimal dalam arti bahwa mereka sangat dekat dengan batas Shannon dari apa yang mungkin dicapai dengan FEC. Saat ini NASA menggunakan kode Turbo dan LDPC, sejauh yang saya ketahui.

Seperti merancang sistem komunikasi yang andal, merancang komunikasi ruang angkasa yang andal membutuhkan lebih dari sekadar menambahkan FEC yang kuat. Daya sinyal, kehilangan jalur ruang bebas, kebisingan penerima, dll., Harus dipertimbangkan. Komunikasi luar angkasa sebenarnya memiliki banyak keuntungan dan dua kerugian besar. Kerugiannya adalah jarak yang sangat jauh dan daya pemancar yang terbatas. Keuntungannya adalah antena directional gain tinggi, noise rendah yang didapat dari antena bumi saat melihat ke ruang kosong, noise lebih rendah yang didapat dengan mendinginkan receiver mereka dengan nitrogen cair, dll. Mereka juga dapat memperlambat laju data mereka sementara menjaga agar daya yang ditransmisikan konstan untuk memberikan setiap bit lebih banyak energi.

Pengkodean konvolusi interleaved dapat digunakan untuk mengurangi overhead ECC dan pemborosan / penghematan bandwidth yang digunakan untuk informasi paritas.

1. Membagi data menjadi N stream. Asumsikan ada 8 aliran dan oleh karena itu setiap bit byte berjalan dalam aliran yang terpisah.
2. Mengirimkan bit yang berbelit-belit dari setiap aliran secara berurutan.
3. Jadi jika ada kesalahan burst katakanlah 5-bit itu hanya akan mempengaruhi bit tunggal dari setiap aliran.
4. Panjang maksimum kesalahan burst yang dapat dipulihkan adalah jumlah stream dan kemampuan koreksi sekuensial masing-masing stream.

Sebagai contoh jika pengkodean konvolusi Anda mampu memperbaiki hingga 2 kesalahan bit akibatnya maka untuk pengkodean 8 stream yang disisipkan Anda dapat memperbaiki hingga 16 kesalahan.