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Télécommunications · Écoles d'ingénieurs — INPT

Codage de canal et correction d'erreurs

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Le codage de canal consiste à ajouter des bits de redondance pour protéger l'information contre le bruit du canal.

  • Code linéaire (n, k) : Un bloc de $k$ bits d'information est transformé en un bloc de $n$ bits codés. Le taux de code est $R = k/n$.
  • Distance minimale ($d_{min}$) : La plus petite distance de Hamming entre deux mots du code.
  • Capacité de détection : Un code peut détecter $e$ erreurs si $d_{min} \geq e + 1$.
  • Capacité de correction : Un code peut corriger $t$ erreurs si $d_{min} \geq 2t + 1$.

Méthodes à maîtriser

  1. Calcul du syndrome : $S = H \cdot r^T$ où $H$ est la matrice de contrôle et $r$ le mot reçu. Si $S=0$, pas d'erreur détectée.
  2. Décodage : Utiliser la table de syndrome ou l'algorithme de Viterbi pour les codes convolutifs.
  3. Calcul de la distance : Comparer bit à bit deux vecteurs et compter les différences (XOR).

Exemples corrigés

Exemple : Code (7,4) de Hamming.

  • $n=7, k=4$. Redondance $n-k = 3$ bits.
  • $d_{min} = 3$. Capacité de correction $t = (3-1)/2 = 1$ erreur.

Erreurs fréquentes

  • Confondre le taux de code $R$ avec la redondance.
  • Oublier que dans les corps finis $GF(2)$, l'addition est un XOR ($1+1=0$).
  • Penser qu'un code peut corriger plus d'erreurs que sa limite théorique.

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Codage de canal et correction d'erreurs

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Pour un code (n, k), le taux de code R est égal à :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre codage de source et codage de canal ?
  1. Le codage de source compresse l'information pour supprimer la redondance inutile.
  2. Le codage de canal ajoute de la redondance contrôlée pour protéger contre les erreurs.

💡 À retenir : Source = Compresser, Canal = Sécuriser.

Kifach n7seb d{min} dyal chi code binaire ?
  1. Tu listes tous les mots du code.
  2. Tu calcules la distance de Hamming entre chaque paire de mots.
  3. La plus petite valeur trouvée est $d_{min}$.

💡 À retenir : $d_{min}$ est le poids minimum des mots non nuls pour un code linéaire.

Est-ce que le syndrome est toujours nul si le message est correct ?

Oui, par définition, si le mot reçu appartient au code, le produit $H \cdot r^T$ donne le vecteur nul.

💡 À retenir : $S = 0 \iff$ pas d'erreur détectée.

Chno hiya "Distance de Hamming" b darija ?

Hya ch7al mn blassa mbedla bin joj d'klimat. Ila 3ndna 101 et 111, l'distance hya 1 7it ghir l'bit l'wstani li mbedel.

💡 À retenir : Distance = nombre de bits différents.

Pourquoi on utilise le XOR dans le codage de canal ?

Parce qu'on travaille dans le corps de Galois $GF(2)$ où $1+1=0$. C'est l'opération logique de base pour les circuits numériques.

💡 À retenir : Addition modulo 2 = XOR.

Kifach n3ref wach l'code ghadi yse77e7 l'erreur wla la ?

Khass t7seb $d_{min}$ dyal l'code. Ila kan $d_{min} \geq 2t+1$, rah ghadi yse77e7 $t$ d'erreurs.

💡 À retenir : $t = \lfloor (d_{min}-1)/2 \rfloor$.

Qu'est-ce qu'un code systématique ?

C'est un code où les $k$ bits d'information originaux apparaissent tels quels dans le mot codé de $n$ bits.

💡 À retenir : Mot codé = [Information | Parité].

L'algorithme de Viterbi est-il utilisé pour les codes en bloc ?

Non, il est spécifiquement conçu pour les codes convolutifs afin de trouver le chemin le plus probable dans un diagramme en treillis.

💡 À retenir : Viterbi = Codes convolutifs.

Est-ce que le codage de canal augmente le débit binaire ?

Oui, il augmente le nombre de bits à transmettre pour la même quantité d'information, ce qui augmente le débit nécessaire.

💡 À retenir : Le codage de canal réduit l'efficacité spectrale au profit de la fiabilité.

Quelle est la relation entre n, k et le taux de code ?

Le taux de code $R$ est défini par le rapport $R = k/n$. Il est toujours inférieur ou égal à 1.

💡 À retenir : Plus $R$ est petit, plus le code est robuste mais moins efficace.

Le syndrome dépend-il des bits d'information ?

Non, le syndrome dépend uniquement de l'erreur introduite par le canal.

💡 À retenir : $S = H \cdot e^T$ où $e$ est le vecteur erreur.

Peut-on corriger toutes les erreurs ?

Non, si le nombre d'erreurs dépasse la capacité de correction $t$, le décodeur risque de faire une erreur de décodage (décodage erroné).

💡 À retenir : Aucun code n'est parfait contre toutes les erreurs possibles.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit un code linéaire (6,3) défini par la matrice génératrice $G = [I_3 | P]$ avec $P = \begin{pmatrix} 1 & 1 & 0 \ 0 & 1 & 1 \ 1 & 0 & 1 \end{pmatrix}$.

  1. Déterminer la matrice de contrôle $H$.
  2. Quel est le poids de Hamming du mot codé correspondant au message $m = [1, 0, 1]$ ?
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Exercice 2

Un code a une distance minimale $d_{min} = 5$.

  1. Combien d'erreurs peut-il détecter ?
  2. Combien d'erreurs peut-il corriger ?
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Exercice 3

Soit un code de Hamming (7,4). Le mot reçu est $r = [1, 0, 1, 1, 0, 0, 1]$. La matrice de contrôle $H$ est telle que le syndrome calculé est $S = [1, 0, 1]^T$. Sachant que la 5ème colonne de $H$ est $[1, 0, 1]^T$, corriger le mot reçu.

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