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Schranken für die Mächtigkeit von Codes

Codeteich

Codeteich

d = 1 ermöglicht Schranke für Entscheidung

 

Rate

R =  log M / n zur Basis q

 

Aq (n, d)

Aq (n, d) = A (n, d; q) = Max {M | ein q-närer (n, M; dC)-Code existiert}

Also ist eine möglichst große Rate gesucht, d.h. mächtige Codes, die viel Information enthalten.

  1. für alle n größergleich 1:
    Aq (n, 1) = qn
    d.h. der gesamte Codeteich (= Wortmenge) ist Codewortmenge

    Aq (n, n) = q      Wiederholungscode

  2. für alle n größergleich 2:
    Aq (n, d) kleinergleich q • Aq (n – 1, d)

  3. für binäre Codes:
    A2 (n, 2t + 1) = A2 (n + 1, 2t + 2)

 

Singleton-Schranke

Aq (n, d) kleinergleich qn–d+1

 

Gilbert-Varshamov-Schranke

Gilbert-Varshamov-Schranke

Diese Schranke ist nicht scharf.

 

Satz von Gilbert-Varshamov

Ein [n, k, d, q]-Code existiert, wenn gilt:

Formel

Diese Schranke ist scharf.

 

Satz von Plotkin

Gilt
Parameter ist q-1/q     und     d > Plotkin-Parameter • n,     so folgt:

Plotkin-Schranke

 

Kugelpackungssatz

Mit d = 2t + 1 gilt:

Kugelpackungsschranke

 

Codewortumgebungskugeln

Codewortumgebungskugeln
Codewörter mit Umgebung

S (x, t) := { y Element An | d (x, y) kleinergleich t }    für x Element C.       C ist Code.

 

packing radius

pr (C) ist der größte Radius, für den alle Codewort-Umgebungskugeln disjunkt sind.

 

covering radius

cr (C) ist der kleinste Radius, für den alle Codewort-Umgebungskugeln ganz An überdecken. Klar: pr (C) kleinergleich cr (C)

 

perfekt

heißt ein Blockcode C enthalten in An, wenn     pr (C) = cr (C)

quasi-perfekt
heißt ein Code, wenn     pr (C) = cr (C) – 1,
d.h. die Kugeln überlappen sich nur um 1 Element.

 

Kugelpackungsbedingung

C sei q-närer (n, M, dC)-Code. Dann gilt:

C ist perfekt genau dann, wenn gilt:
dC ist ungerade und

Kugelpackungsbedingung

ist erfüllt.

Beweis
Klar: dC muss ungerade sein, sonst berühren sich maximale Kugeln.
Die Bedingung ist notwendig und hinreichend für die Ausschöpfung der Wortmenge durch disjunkte Kugeln.

Es gilt:
Aus dem Satz konstruierte Tripel (n, M, dC) bedeuten noch nicht die Existenz eines zugehörigen Codes.

Beispiele
für 'perfekte Tripel' (n, M, dC)

(n, qn, 1) — Alle Wörter sind Codewörter

(n, 1, 2n + 1) — es gibt nur 1 Codewort

(2n + 1, 2, 2n + 1) — es gibt 2 Codewörter

Hamming-Codes Hq (r)
(q hoch r) - 1 / q - 1 , qn–r, 3)-Code     mit r größergleich 2

Golay-Codes
G23 ist (23, 212, 7)-Code und
G11 ist (11, 36, 5)-Code

Andere perfekte Codes sind nicht bekannt (d.h. alle andern sind zu diesen äquivalent).

 

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© 2000 Maria Oelinger
cand. math.
Schranken Letzte Änderung: 12.12.2000
address: http://www.oelinger.de/maria/it_codi/schranken.htm