Завадостійке кодування: з чого все починалося?

Ні для кого не становить секрету той факт, що при передачі будь-якого повідомлення інформація може бути перекручена, тобто в переданих відомостях можлива поява помилкових даних. Спотворення інформації може відбуватися під дією безлічі найрізноманітніших чинників, проте найбільш поширеними є наступні:

- виникнення в відправляє, приймаючому пристрої або передавачі неполадок, пов`язаних з апаратної або програмної частью-

- наявність перешкод в сполучному каналі зв`язку, що може бути пов`язано як з несправністю через пошкодження, так і з неполадками через наявність зовнішнього впливу (цілеспрямованого або випадкового).

Для того щоб забезпечити цілісність інформаційного повідомлення при передачі по різних каналах зв`язку, сьогодні використовуються різні технології, однак найбільш поширеним, популярним, простим і зручним засобом забезпечення захисту даних від впливу є завадостійке кодування.

Історія забезпечення збереження інформації при передачі почалася з 1948 р, коли була опублікована відома праця К. Шеннона «Математична теорія зв`язку». Саме ця стаття є першоосновою для формування такого поняття, як завадостійке кодування, під яким розуміється кодування, що забезпечує контроль появи помилок і, в разі необхідності, їх виправлення.

Зі статті Шеннона слід приголомшуючий висновок: займатися побудовою каналів зв`язків, які зводять до мінімуму формування помилок в повідомлення, складно і економічно недоцільно. Набагато простіше і вигідніше застосовувати різні методи кодування інформації. У той же час Шеннон не вказував які-небудь конкретні коди, а лише довів їх існування.

Види кодування інформації активно вивчалися в п`ятдесяті роки минулого століття, проте отримані результати не приносили ніякого практичного ефекту. Наступне десятиліття було ознаменовано знаходженням методики, яка дозволяла б створити комплекс технологій для зменшення ймовірності формування помилки при передачі повідомлення.

Перша технологія отримала назви блокових кодів і носила переважно математичний характер. Вперше завадостійке кодування в даній формі було представлено в 1950-х роках, коли блокові коди могли виправляти тільки одну помилку. Зрозуміло, подібні коди малоефективні, а тому протягом тривалого часу проводилися різні дослідження і розробки. В результаті був створений цілий клас кодів, які давали відстежувати і виправляти кратну кількість помилок.

Інша технологія, яка характеризує завадостійке кодування, - спроби осмислити кодування і декодування, поява і виправлення помилок з точки зору теорії ймовірностей. В результаті тривалих досліджень був створений клас неблокових кодів, в якому найбільш широкого поширення набули згорткові коди.

У сімдесятих роках минулого сторіччя ці дві технології стали розглядатися в єдиному ключі, в результаті чого нарешті вдалося отримати саме ті коди, про які вів мову у своїй статті Шеннон. У результаті проведення безлічі робіт було запропоновано дві схеми, які формували сімейство кодів і забезпечували високі показники забезпечення цілісності повідомлення при його передачі по каналах зв`язку.

Така була історія формування завадостійкого кодування. Зрозуміло, сьогодні запропоновано безліч різноманітних схем і концепцій щодо збереження інформації при передачі, які відрізняються функціоналом, надмірністю, надійністю, структурою, ефективністю та іншими ключовими характеристиками.