Derin uzay iletişimi BER ve FEC?

Derin uzay iletişiminden (Pioneer, Voyager, et.al.) ne tür bir bit hata oranı alırlar ve ne tür modülasyon ve FEC, alınan mikroskopik düzeydeki sinyal gücü ile mesajları kurtarmasına izin verir?

Benzer kanal koşulları için daha modern modülasyon yöntemleri ve kodlama şemaları var mı?

Uzun yıllar boyunca teknolojinin durumu, evrişimli bir "iç kod" ve bir blok "dış kod" kullanmaktı. "İç" ve "dış" terminoloji aşağıdaki blok diyagramdan gelir:

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

Çok güçlü oldukları ve çok sayıda bit hatasını düzeltebildiği için iç kod olarak içbükey kodlar kullanılmıştır. Zayıf yanları vardır, ancak birbirine yakın olan birçok hata olduğunda, bu konumda bir patlamada hataları parçalayabilir ve tükürebilirler. Dış kod, bu hata patlamalarını düzeltmek için kullanılır. Blok kodlar, evrişimsel kodlar kadar güçlü değildir (çok sayıda parite biti / sembolü kullanmayın), ancak hata patlamaları ile başa çıkmada iyidir. Ayrıca, iç ve dış kodlar arasında genellikle hata patlamalarını birçok blok arasında yayan ve blok kodunun bunları düzeltmesini daha da kolaylaştıran bir deinterleaver vardı.

As Wikipedia'nın Derin Uzay Telekomünikasyon bölümü diyor, erken iç / dış kodları (konvolusyanla) Viterbi ve Reed-Muller kodları idi. Daha sonra Viterbi ve Reed-Solomon kodlarıydı.

90'lı yılların başlarında Turbo kodlar keşfedildi ve FEC dünyasını fırtına ile aldı. 2000'li yıllarda düşük yoğunluklu parite kontrol kodları popülerlik kazanmıştır. 1960 yılında Gallagher tarafından keşfedildi, ancak ihtiyaç duydukları hesaplama yükü nedeniyle yakın zamana kadar uygulanması mümkün değildi. Hem Turbo hem de LDPC kodları, FEC ile başarmanın mümkün olanın Shannon sınırına çok yakın olmaları açısından en uygun seviyededir. Şu anda NASA, bildiğim kadarıyla hem Turbo hem de LDPC kodlarını kullanıyor.

Güvenilir bir iletişim sistemi tasarlamak gibi, güvenilir derin alan iletişimi tasarlamak da sadece güçlü FEC eklemekten daha fazlasını gerektirir. Sinyal gücü, boş alan yolu kaybı, alıcı gürültüsü vs. dikkate alınmalıdır. Derin uzay iletişiminin aslında birçok avantajı ve iki büyük dezavantajı vardır. Dezavantajları muazzam mesafe ve sınırlı verici gücüdür. Avantajları, gerçekten yüksek kazançlı yönlü antenler, dünya yemeklerinin boş alana bakmaktan aldıkları düşük gürültü, alıcılarını sıvı azotla soğutarak elde ettikleri daha düşük gürültü, vb. her bit daha fazla enerji vermek için iletilen gücü sabit tutar.

Aralıklı evrişim kodlaması, ECC ek yükünü ve parite bilgisi için kullanılan bant genişliğinin israfını / tasarrufunu azaltmak için kullanılabilir.

1. Verileri N akışına bölün. 8 akış olduğunu ve bu nedenle her bayt bitinin ayrı bir akışta olduğunu varsayın.
2. Her akımın kıvrık bitini sırayla iletin.
3. Dolayısıyla, 5 bitlik bir patlama hatası varsa, her bir akışın tek bir bitini etkileyecektir.
4. Kurtarılabilir patlama hatasının maksimum uzunluğu, her bir akışın akış sayısı Nx sıralı düzeltme yeteneğidir.

Örneğin, evrişim kodlamanız, 2 adete kadar bit bitini düzeltebiliyorsa, 8 akışlı araya sokulmuş kodlama için 16'ya kadar hatayı düzeltebilirsiniz.