Teoria de claude shannon

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LA TEORÍA DE LA CODIFICACIÓN


1.1. Introducción.

La Teoría de Codificación es el estudio de técnicas que permiten lograr una transmisión eficiente y precisa de infor mación de una fuente a un destino [HOF91]. La Teoría de Codificación es una ciencia que engloba a las ramas de Compresión de datos, Control de errores (Codificación para Control de errores) y Criptografía [ADÁ91]. Sibien estas tres ramas tienen que ver con codificar una señal a transmitirse para lograr una finalidad específica, son las ramas de compresión de datos y codificación para control de errores las que tienen la finalidad básica de lograr una transmisión eficiente y libre de errores respectivamente hacia un receptor, ya que la criptografía se encarga más bien de “disfrazar” la información a transmitirsede forma tal que no pueda ser reconocida por algún intruso no deseado mientras viaja por el canal de comunicación.

La siguiente figura nos muestra un diagrama a bloques de un sistema de comunicación digital inalámbrico, que nos brinda una visión general del tipo de sistema en el que nos basaremos en el resto de la Tesis y nos permite ubicar a cada una de las ramas de la Teoría deCodificación en el mismo.

Las ramas de compresión de datos y codificación para control de errores tienen sus raíces en la Teoría de la Información, una ciencia a la que daría vida Claude Shannon en 1948 con la publicación de su famoso artículo titulado “A Mathematical Theory of Communication” [A.SHAN]. En su artículo, Shannon presenta una forma precisa de cuantificar el concepto poco preciso de“información” que en aquel entonces se tenía: el bit (por su contracción en inglés de “ bi nary digi t ”). Así mismo, la Teoría de la Información formula teoremas que no sólo marcan los límites en el desempeño de una comunicación entre dos entidades, sino también definen el papel que la codificación juega en alcanzar dicho desempeño.

El trabajo de Shannon contradice rotundamente la noción quese tenía del ruido presente en un canal de comunicación, al verlo no como un limitante absoluto de una comunicación confiable, libre de errores, sino como una característica más del canal cuyos efectos indeseables bien pueden minimizarse si se emplean técnicas adecuadas de codificación para control de errores y no se rebasan los límites establecidos por su Teoría de la Información.

Deacuerdo con [MIC85], en su forma más simple la codificación para control de errores consiste en añadir redundancia a la información que se desea transmitir, que permita la detección y corrección de errores que ocurren durante el proceso de comunicación. De este modo, la codificación del canal puede emplearse para alcanzar un nivel de precisión establecido en la información entregada a un usuario.Sin embargo, ésta no es la única forma de lograr que la información que recibe un usuario tenga un nivel deseado de precisión; en muchos sistemas de comunicaciones en vez de emplear la codificación del canal, se incrementa a un nivel elevado la potencia de la señal transmitida de forma tal que cada unidad de información posea la suficiente energía de la señal como para poder superar lasalteraciones que pudiera sufrir en el proceso de transmisión. Esto se debe principalmente a que el empleo de la codificación del canal generalmente implica la necesidad de tomar en cuenta ciertas consideraciones que sólo son permisibles en el diseño de algunos sistemas de comunicación: incremento del ancho de banda de transmisión, añadidura de complejidad al sistema e incremento del tiempo detransmisión de la información.

A pesar de estas consideraciones, en la mayoría de los casos la codificación para control de errores es capaz de proveer la precisión requerida en la información transmitida empleando menor energía que los sistemas en que la codificación del canal no se utiliza. En estos casos el ahorro en el costo del sistema puede ser muy grande si se requiere una comunicación...
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