1. Broncodering:

* Gegevenscompressie: Deze stap verkleint de omvang van de te verzenden gegevens, waardoor de efficiëntie en het bandbreedtegebruik worden verbeterd. Veelgebruikte technieken zijn onder meer Huffman-codering, run-length-codering en meer geavanceerde methoden zoals JPEG en MPEG voor afbeeldingen en video's. Het doel is om de informatie weer te geven met minder bits en tegelijkertijd het informatieverlies te minimaliseren.

* Gegevensopmaak: Dit bereidt de gecomprimeerde gegevens voor op kanaalcodering. Het kan gaan om het structureren van de gegevens in pakketten of frames met headers die adres- en besturingsinformatie bevatten.

2. Kanaalcodering:

Dit is de kern van foutcorrectie en bescherming bij draadloze communicatie. Het voegt redundantie toe aan de gegevens om detectie en correctie van fouten mogelijk te maken die tijdens de verzending zijn geïntroduceerd. Veel voorkomende technieken zijn onder meer:

* Voorwaartse foutcorrectie (FEC): Voegt extra bits toe aan de datastroom waardoor de ontvanger fouten kan detecteren en corrigeren zonder dat hertransmissie nodig is. Populaire FEC-codes zijn onder meer:

* Convolutionele codes: Gebruik een schuifvenster om pariteitsbits te genereren op basis van een reeks invoerbits.

* Turbocodes: Krachtige codes die bijna-Shannon-limietprestaties bereiken (de theoretisch best mogelijke prestaties).

* Low-Density Parity-Check (LDPC)-codes: Een andere klasse krachtige codes die vaak worden gebruikt in moderne draadloze systemen.

* Reed-Solomon-codes: Effectief bij het corrigeren van burst-fouten (meerdere opeenvolgende bits worden beschadigd).

* Interleaving: Deze techniek spreidt de gecodeerde bits over tijd of frequentie. Als een uitbarsting van ruis meerdere opeenvolgende bits bederft, zorgt interleaving ervoor dat deze verspreid worden over de ontvangen gegevens, waardoor het voor de FEC-decoder gemakkelijker wordt om ze te corrigeren.

3. Modulatie:

Deze stap zet de gecodeerde digitale gegevens om in een analoog signaal dat geschikt is voor verzending via het draadloze kanaal. Er bestaan ​​verschillende modulatieschema's, elk met afwegingen tussen datasnelheid, robuustheid tegen ruis en energie-efficiëntie:

* Amplitude Shift Keying (ASK): Vertegenwoordigt bits door de amplitude van een draaggolf te veranderen.

* Frequentieverschuivingstoetsen (FSK): Vertegenwoordigt bits door de frequentie van een draaggolf te veranderen.

* Phase Shift Keying (PSK): Vertegenwoordigt bits door de fase van een draaggolf te veranderen. Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) en PSK-variaties van hogere orde zijn gebruikelijk.

* Kwadratuuramplitudemodulatie (QAM): Combineert zowel amplitude- als faseverschuiving, waardoor hogere datasnelheden mogelijk zijn.

* Orthogonale frequentieverdelingsmultiplexing (OFDM): Verdeelt de transmissiebandbreedte in vele orthogonale subdraaggolven, die elk een deel van de gegevens dragen. Dit is zeer robuust tegen multipath-fading (signalen die reflecteren op objecten en op verschillende tijdstippen aankomen). Op grote schaal gebruikt in Wi-Fi, LTE en 5G.

4. Verzending:

Het gemoduleerde signaal wordt vervolgens via een antenne over het draadloze kanaal verzonden.

5. Receptie:

De ontvanger pikt het verzonden signaal op, dat waarschijnlijk wordt verslechterd door ruis en interferentie.

6. Demodulatie:

Deze stap keert het modulatieproces om, waarbij het ontvangen analoge signaal weer wordt omgezet in een digitale datastroom.

7. Kanaaldecodering:

Dit is het omgekeerde van kanaalcodering. De ontvanger gebruikt de FEC-code om fouten in de ontvangen datastroom te detecteren en te corrigeren. Er worden geavanceerde algoritmen gebruikt om de meest waarschijnlijke origineel verzonden bits te schatten.

8. Brondecodering:

Dit keert de broncodering om en reconstrueert de originele gegevens. Als er compressie is gebruikt, decomprimeert deze stap de gegevens en herstelt deze naar de oorspronkelijke vorm.

Samengevat:

Het hele proces kent een gelaagde aanpak, waarbij elke laag bijdraagt ​​aan een betrouwbare en efficiënte overdracht van data. De specifieke gebruikte coderings- en decoderingstechnieken zijn afhankelijk van de toepassing, de kenmerken van het draadloze kanaal en het gewenste prestatieniveau. Moderne draadloze systemen maken vaak gebruik van complexe combinaties van deze technieken om hoge datasnelheden en robuustheid te bereiken in uitdagende omgevingen.