Informatik Grundlagen – Codierung und Fehlererkennung
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15 KartenWas ist der Unterschied zwischen Zeichencodierung und Kanalcodierung?
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Zeichencodierung (z. B. ASCII, UTF-8) wandelt Zeichen in Bitfolgen um; Kanalcodierung fügt Redundanz hinzu, um Übertragungsfehler zu erkennen oder zu korrigieren.
Wie viele Zeichen kann der 7-Bit-ASCII-Standard darstellen?
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128 Zeichen (2^7), davon 95 druckbare Zeichen (Buchstaben, Ziffern, Satzzeichen) und 33 Steuerzeichen.
Welches Problem löst Unicode gegenüber ASCII?
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Unicode bietet einen einheitlichen Zeichensatz für alle Schriftsysteme weltweit (über 140.000 Zeichen), während ASCII nur lateinische Grundzeichen abdeckt.
Wie kodiert UTF-8 ein ASCII-Zeichen im Vergleich zu einem chinesischen Zeichen?
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ASCII-Zeichen nutzen 1 Byte (führendes 0), chinesische Zeichen meist 3 Bytes (führende Bits 1110xxxx, Fortsetzungsbytes 10xxxxxx).
Was ist ein Paritätsbit und wie funktioniert gerade Parität?
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Ein Paritätsbit wird ergänzt, damit die Anzahl der 1-Bits im Codewort gerade ist; bei ungerader Anzahl 1-Bits im Datenwort wird das Paritätsbit auf 1 gesetzt.
Welche Fehler erkennt ein einzelnes Paritätsbit nicht?
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Eine gerade Anzahl invertierter Bits (z. B. zwei Bitfehler) ändert die Parität nicht und bleibt unentdeckt.
Was ist eine Prüfsumme (Checksum) und wie wird sie gebildet?
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Eine Prüfsumme ist ein Wert, der aus den Datenwörtern durch Addition (meist modulo 2^16) berechnet wird und am Datenende mitgesendet wird zur Fehlererkennung.
Wie funktioniert das CRC-Verfahren (Cyclic Redundancy Check)?
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Die Daten werden als Polynom interpretiert, durch ein Erzeugerpolynom dividiert, und der Rest (CRC-Wert) angehängt; Empfänger prüft durch erneute Division auf Rest 0.
Was beschreibt die Hamming-Distanz zweier Codewörter?
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Die Anzahl der Bitpositionen, in denen sich zwei Codewörter unterscheiden; minimaler Abstand d_min bestimmt Erkennungs- und Korrekturfähigkeit.
Welche Fehler kann ein Code mit Hamming-Distanz 3 erkennen und korrigieren?
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Erkennt bis zu 2 Bitfehler (d_min - 1) und korrigiert 1 Bitfehler (Floor((d_min - 1)/2)).
Wie werden bei Hamming(7,4) die Paritätsbits positioniert?
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Paritätsbits an Positionen 1, 2, 4 (Potenzen von 2); Datenbits an Positionen 3, 5, 6, 7; jedes Paritätsbit prüft eine bestimmte Teilmenge.
Was ist der Unterschied zwischen systematischen und nicht-systematischen Codes?
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Systematische Codes enthalten die ursprünglichen Datenbits unverändert plus Prüfbits; nicht-systematische Codes transformieren die gesamten Daten.
Wann wird eine Blockcodierung gegenüber einer Faltungscodierung bevorzugt?
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Blockcodes (z. B. Hamming, Reed-Solomon) eignen sich für fehlerhafte Bursts und Speicher; Faltungscodes sind besser für kontinuierliche Datenströme mit zufälligen Fehlern.
Was ist das Prinzip der Reed-Solomon-Codierung?
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Daten werden als Koeffizienten eines Polynoms über einem endlichen Körper aufgefasst; Prüfbytes durch Polynomdivision erzeugt – korrigiert Byte-fehler (Bursts) effizient.
Warum nutzt QR-Code Reed-Solomon-Korrektur?
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Reed-Solomon korrigiert Symbolfehler (Byte-fehler), die durch Verschmutzung oder Beschädigung des Codes als Burst-Fehler auftreten – bis zu 30 % Datenwiederherstellung.