Kódolástechnika Előadó:

Az előadások a következő témára: "Kódolástechnika Előadó:"— Előadás másolata:

1 Kódolástechnika Előadó:
Dr. Levendovszky János, egyetemi tanár IB 129-es szoba telefon: (463) 3547 Tantárgyi weboldal

2 Kurzusinformáció Előadások: Kedd 12.15-14 QI
Csüt (ptlan héten): QI

3 Követelmények Sikeres kurzus: aláírás
1 db Zh (PZh vagy PPZh) >=2 alapján és érdemjegy= 0.5*Zh+0.5*vizsga, ha a vizsga >=2 Pontozási rendszer

4 Ajánlott irodalom T.M. Cover, A.J. Thomas: Elements of Information Theory, John Wiley, (IT) S. Verdu, S. Mclaughlin: Information Theory: 50 years of discovery, IEEE, (IT) Győrfi, Győri, Vajda: Információ- és kódelmélet, Műegyetemi könyvkiadó, 1998 S. Golomb: Basic Concepts in Information Theory and Coding, Kluwer, (IT + CT) E. Berlekamp: Algebraic Coding Theory. McGraw Hill, (CT) R.E. Blahut: Theory and Practice of Error Correcting Codes. Addison Wesley, (CT) J.G. Proakis: Digital communications,McGraw Hill, 1996

5 ICT = business (driving the economy)

6 Kódolástechnika = e-világ (rendszerek és szolgáltatások)
Google letöltések Integrált pénzügyi szolgáltatások, algo-trading Monitorozás, adatgyűjtés, katasztrófavédelem Testi szenzorok – orvosi alk. On-line közösségi alkalmazások Energiafogyasztás Autonóm járművek “Hálózat” és “adat” ! A kódolástechnika célja: a hálózati korlátok leküzdése (network) + az “érték” kitermelése az adatokból (data) (Cloud, IoT, WSN, Big Data)

7 ICT technológiák főbb komponensei
Hálózati technológiák (IoT, WSN ..etc.) Tárolás: cloud computing Feldolgozás: Big Data Kódolástechnika: az ehhez szükséges adat továbbítási- és tömörítési algoritmusok

8 Kapcsolódási pontok a főbb technológiákhoz
Kommunikációs technológiák és módszerek + algoritmikus háttér = kódolástechnika

9 ALGORITMUSOK – kommunikációs protokollok
Alapkoncepció zaj torzítás lehallgatás Csatorna Véges erőforrások (adótelj., sávszél …etc.) Alapkérdés: hogyan lehet, egy megbízhatatlan csatornán megbízhatóan kommunikálni, min. erőforrásokkal ? KÓDOLÁSTECHNIKA Csatorna Kódolás Dekódolás ALGORITMUSOK – kommunikációs protokollok IoT, 5G, Cloud, WSN …etc.

10 A kurzus célja: algoritmikus tudás (kódolási eljárások ismerete) a kommunikációs hálózatok teljesítőképességének a növeléséhez ! 10

11 Miért van szükség teljesítőképesség növelésre !
Kényszerek: Limitált adóteljesítmény Limitált frekvenciasáv Interferenciák Limitált processzor telj. Elvárások: Magas adatátviteli seb. QoS kommunikáció (alacsony BER és késl.) Mobilitás ??? Erőforrások (sávszélesség, adóteljesítmény …etc.) nem állnak korlátlanul a rendelkezésre! Megoldás: intelligens kódolási algoritmusok kifejlesztése a kényszerek legyőzésére !!! 11

12 USA frekvenciakiosztás
TÁMOP – /2/A/KMR 12 TÁMOP – /2/A/KMR 12

13 QoS = f (erőforrások) ??? Erőforrások: sávszélesség, adóteljesítmény
A „kommunikációs mérnökség” alapvető kérdése ELŐÍRT MINŐSÉGŰ SZOLGÁLTATÁS (QoS): adott hibavalószínűség és adatátviteli sebesség

14 Pl. vezetéknélküli hálózati technológiák
Hogyan lehet növelni a spektrális hatékonyságot ? SPEKTRÁLIS HATÉKONYSÁG [bit/sec/Hz]: 1Hz-es fajlagos spekrumon mekkora adatátviteli sebesség érhető el ? Jelenleg: 0.48 [bit/sec/Hz] Elméleti: 5.2 [bit/sec/Hz]

15 Gyakorlati módszerek:
Alapséma QoS: BER, data rate Zajos és torz vétel + támadás Kérdések: Mi az információ legtömörebb reprezentációja (nagy adatátv. sebesség keskenysávú csatornán) ? Milyen sebességgel lehet megbízhatóan kommunikálni egy megbízhatatlan csatornán ? Milyen algoritmusokkal lehet ezeket a célokat elérni ? ?? Visszanyert info Alg. Primér info (hang, kép..etc.) Alg. Channel Adótelj., sávszélesség ERŐFORRÁSOK Gyakorlati módszerek: Kódolástechnika Információ elmélet Kódelmélet

16 bitek száma appr. negyedrésze
Forráskódolás 0000 0001 0010 0011 0100 0101 1111 szimbólum kódszó a1 01 a2 10111 a3 111 a4 110 aN 01110 Optimális kódtábla ? …………0000 …………0 bitek száma appr. negyedrésze

17 Csatornakódolás Megbízhatatlan csatorna Megbízhatatlan csatorna
Megbízhatatlan csatorna 00000 5x röző Majority detector 01010 Optimális kódolás minimális adatátviteli sebesség csökkenéssel előírt megbízhatóságot garantálva ?

18 Titkosítás Nyílt csatorna
támadó kulcs kulcs üzenet Nyílt csatorna Fejtő üzenet Titkosító Hogyan lehet kis algoritmikus komplexitású titkosítót és fejtőt konstruálni, amelynek feltörése a támadónak nagy algoritmikus komplexitású feladat ? – előírt adatbiztonság biztosítása