Теория кодирования презентация

Содержание

Коды Определим код как представление множества символов строками, состоящими из единиц и нулей. Это множество символов обычно включает буквы алфавита, цифры и, как правило, определенные контрольные символы. Коды представляются бинарными

Слайд 1 Теория кодирования

Ирина Борисовна Просвирнина

Коды, примеры кодов
Порождающие матрицы
Смежные классы группы по подгруппе, теорема Лагранжа
Декодирование по лидеру смежного класса
Декодирование по лидеру смежного класса с использованием синдромов
Коды Хемминга


Слайд 2Коды
Определим код как представление множества символов строками, состоящими из единиц и

нулей.
Это множество символов обычно включает буквы алфавита, цифры и, как правило, определенные контрольные символы.
Коды представляются бинарными строками с целью использования их компьютерами для хранения и передачи данных.

Слайд 3Коды
Желательно, чтобы коды обладали некоторыми свойствами.
Наиболее важное свойство кода состоит

в том, что когда сообщение кодируется как двоичная строка, состоящая из конкатенации элементов кода, эта конкатенация однозначна.
При декодировании сообщения не должно возникать проблем с тем, какую букву представляет элемент кода. Такой код назовем однозначно декодируемым кодом.

Слайд 4Коды
Существует несколько способов достижения этой цели.
Один из них – кодирование

всех символов двоичными строками одной длины. Такой код называется блоковым.
Например, если для кодирования каждого символа используется 8 бит, то известно, что каждые восемь бит представляют один символ передаваемого сообщения.
Блоковый код особенно полезен при ограничении длины кода для каждого посланного символа или буквы.

Слайд 5Коды
 


Слайд 6Коды
 


Слайд 7Коды
Часто необходимо сжимать данные, чтобы минимизировать объем памяти для их хранения

или время для передачи данных.
Что касается минимизации объема памяти, то наиболее эффективным является код Хаффмана. Преимущество кода Хаффмана состоит также в том, что это мгновенный код.
Хорошо известным примером кода, минимизирующего время передачи, является код Морзе.


Слайд 8Коды
В кодах Хаффмана и Морзе буквы или символы, которые встречаются наиболее

часто, имеют более короткий код.

Слайд 9Коды
В коде Морзе буквы разделены "пробелами", а слова – тремя "пробелами".

В данном случае "пробелы" – это единицы времени.


Слайд 10Коды
В процессе передачи данных могут возникать ошибки.
Все, что может стать

причиной ошибок, называется неопределенным термином "шум".
Например, данные, полученные от отдаленного космического корабля, наверняка подвержены различного рода шумам.

Слайд 11Коды
В некоторых случаях интерес представляет только определение наличия ошибки, что соответствует

ситуации передачи данных еще раз.
Коды, обладающие свойством определения наличия ошибок, называются кодами, обнаруживающими ошибки.

Слайд 12Коды
В другом случае, когда данные не могут быть переданы еще раз

(например, данные от удаленного космического корабля), требуется дополнительная информация о данных с целью не только обнаружения, но и исправления ошибки.
Коды, позволяющие исправлять ошибки, называются кодами, исправляющими ошибки.

Слайд 13Коды
Может показаться разумным всегда использовать коды с исправлением ошибок.
Проблема использования

кодов с исправлением ошибок и кодов с обнаружением ошибок состоит в том, что они должны включать в себя дополнительную информацию, поэтому они являются менее эффективными в отношении минимизации объема памяти.

Слайд 14Коды
К сожалению, использование кодов с исправлением ошибок и кодов с обнаружением

ошибок не дает абсолютной гарантии того, что ошибка будет исправлена или обнаружена.

Слайд 15Коды
В качестве первого метода обнаружения ошибок рассмотрим бит контроля четности.
Продемонстрируем этот

метод на примере кода ASCII.

Слайд 16Коды
ASCII-код является блоковым кодом, который использует 7 битов, поэтому любой закодированный

символ изображается строкой из семи символов 1 и 0.
Восьмой бит добавляется таким образом, чтобы количество единиц было четным.
Поэтому, если код переданной строки получен с единственной ошибкой, то количество единиц будет нечетным, и получатель информации поймет, что произошла ошибка.

Слайд 17Коды
К сожалению, если произошло две ошибки, их нельзя будет обнаружить, поскольку

количество единиц опять будет четным.

Слайд 19Коды
 


Слайд 20Коды
Если при кодировании каждая строка повторена один раз, то в результате

получаем код с обнаружением ошибок.
Если произошла ошибка, то соответствующие позиции не будут совпадать.

Слайд 21Коды
Например, если закодированная строка имеет вид 111111010110111011, то ошибки имеются в

третьем и в последнем битах.
Исправить ошибки мы не можем, поскольку не знаем, в какой из копий какая ошибка присутствует.
Если кодируемая строка повторяется дважды, то лучше всего выявить ошибку.
Если имеются три копии строки, то можно исправить код при наличии единственной ошибки.

Слайд 22Коды
Если имеется отличие в битах в соответствующих позициях строк, то выбирается

значение, которое встречается дважды.
Например, если строка имеет длину 4 и нам передано 110110011101, то во второй позиции мы два раза получим 1 и один раз 0.
Таким образом, предполагаем, что правильное значение равно 1, и правильным вариантом закодированной строки является 1101.

Слайд 23Коды
 


Слайд 24Порождающие матрицы
 


Слайд 25Порождающие матрицы
 


Слайд 26Напоминание
 


Слайд 27Напоминание
 


Слайд 28Порождающие матрицы
 


Слайд 29Порождающие матрицы
 


Слайд 30Порождающие матрицы
 


Слайд 31Порождающие матрицы
 


Слайд 32Порождающие матрицы
 


Слайд 33Порождающие матрицы
 


Слайд 34Порождающие матрицы
 


Слайд 35Порождающие матрицы
 


Слайд 36Порождающие матрицы
 


Слайд 37Порождающие матрицы
 


Слайд 38Порождающие матрицы
 


Слайд 39Порождающие матрицы
 


Слайд 40Порождающие матрицы
 


Слайд 41Порождающие матрицы
 


Слайд 42Порождающие матрицы
 


Слайд 43Порождающие матрицы
 


Слайд 44Порождающие матрицы
 


Слайд 45Порождающие матрицы
 


Слайд 46Порождающие матрицы
 


Слайд 47Порождающие матрицы
 


Слайд 48Порождающие матрицы
 


Слайд 49Порождающие матрицы
 


Слайд 50Порождающие матрицы
 


Слайд 51Коды
 


Слайд 52Теорема Лагранжа
 


Слайд 53Теорема Лагранжа
 


Слайд 57Теорема Лагранжа
 


Слайд 58Теорема Лагранжа
 


Слайд 59Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 60Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 61Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 62Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 63Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 64Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 65Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 66Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 67Коды


Слайд 68Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 69Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 70Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 71Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 72Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 75Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 76Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 77Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 78Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 79В общем случае, если





то


Слайд 80Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 81Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 83Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 84Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 85Декодирование по лидеру смежного класса
Снова вернемся к примеру:


,



.

Слайд 86Декодирование по лидеру смежного класса
Уже известно, что первый синдром есть


.


Слайд 87Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 88Декодирование по лидеру смежного класса
Находим, что





поэтому второй синдром есть

.


Слайд 89Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 90Декодирование по лидеру смежного класса





поэтому

– третий синдром.


Слайд 91Декодирование по лидеру смежного класса


Слайд 92Декодирование по лидеру смежного класса
Продолжая процесс, получаем следующую таблицу.


Слайд 94Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 95Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 96Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 97Декодирование по лидеру смежного класса
Заметим, однако, что процесс можно сделать еще

быстрее.
При этом потребуются только два первых столбца приведенной выше таблицы.

Слайд 98Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 99Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 100Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 101Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 102Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 103Декодирование по лидеру смежного класса
 


Слайд 104Коды Хемминга
В рассматриваемом примере существуют определенные трудности при попытке исправить код

для некоторых строк, поскольку все лидеры имеют вес 1.
Эти трудности устраняются путем использования матрицы, называемой матрицей Хемминга, в качестве порождающей матрицы.

Слайд 105Коды Хемминга
 


Слайд 106Коды Хемминга
 


Слайд 107Коды Хемминга
 


Слайд 108Коды Хемминга
Для изучения матриц Хемминга необходимо понятие расстояния и его связь

с весом каждой из строк.
Начнем с теоремы о весах строк.

Слайд 109Коды Хемминга
 


Слайд 110Коды Хемминга
 


Слайд 111Коды Хемминга
 


Слайд 112Коды Хемминга
 


Слайд 113Коды Хемминга
 


Слайд 114Коды Хемминга
 


Слайд 115Коды Хемминга
 


Слайд 116Коды Хемминга
В приведенной далее теореме сформулирован важный критерий для определения числа

ошибок, которые могут быть исправлены или обнаружены с использованием кода.

Слайд 117Коды Хемминга
 


Слайд 118Коды Хемминга
 


Слайд 119Коды Хемминга
 


Слайд 120Коды Хемминга
 


Слайд 121Коды Хемминга
 


Слайд 122Коды Хемминга
Задание
Построить код Хэмминга.
Изучить корректирующие способности кода Хэмминга.
Показать, что синдромы

указывают позиции ошибок.

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика