รหัสการเรียงสับเปลี่ยน
บทความนี้เป็นบทความโดดเดี่ยวเนื่องจากไม่มีบทความอื่นเชื่อมโยงถึงโปรดเพิ่มลิงก์ไปยังหน้านี้จากบทความที่เกี่ยวข้อง( ธันวาคม 2024 ) |
รหัสการเรียงสับเปลี่ยนเป็นกลุ่มของรหัสแก้ไขข้อผิดพลาด ที่ Slepianนำเสนอเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2508 [ 1 ]และได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางทั้งใน สาขาคณิตศาสตร์ เชิงการจัดเรียง[ 2 ] [ 3 ]และทฤษฎีสารสนเทศเนื่องจากมีการประยุกต์ใช้ที่เกี่ยวข้องกับหน่วยความจำแฟลช[ 4 ]และ การ สื่อสารผ่านสายไฟ[ 5 ]
คำจำกัดความและคุณสมบัติ
รหัสการเรียงสับเปลี่ยนถูกกำหนดให้เป็นเซตย่อยของกลุ่มสมมาตรในมี ระยะห่างแฮมมิงตามปกติระหว่างสายที่มีความยาวกล่าวให้แม่นยำยิ่งขึ้นก็คือ ถ้าเป็นการเรียงสับเปลี่ยนใน, แล้ว
ระยะทางขั้นต่ำของรหัสการเรียงสับเปลี่ยนถูกกำหนดให้เป็นจำนวนเต็มบวกที่น้อยที่สุดเช่นนั้นจึงมีอยู่แตกต่างกัน เช่นนั้น.
เหตุผลหนึ่งที่ทำให้รหัสการเรียงสับเปลี่ยนเหมาะสมสำหรับช่องทางการสื่อสารบางประเภทคือ ตัวอักษรแต่ละตัวจะปรากฏเพียงครั้งเดียวในแต่ละรหัสคำ ซึ่งทำให้ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในบริบทของ การสื่อสาร ผ่านสายไฟฟ้ามีผลกระทบต่อรหัสคำน้อยลง เป็นต้น
กิลเบิร์ต-วาร์ชามอฟ ผูกพัน
ปัญหาหลักอย่างหนึ่งในรหัสการเรียงสับเปลี่ยนคือการกำหนดค่าของ, ที่ไหนถูกกำหนดให้เป็นจำนวนรหัสคำสูงสุดในรหัสการเรียงสับเปลี่ยนที่มีความยาวและระยะห่างขั้นต่ำความคืบหน้าในเรื่องนี้มีน้อยมากยกเว้นความยาวเล็กน้อย เราสามารถกำหนดได้กับเพื่อแสดงถึงเซตของการเรียงสับเปลี่ยนทั้งหมดในซึ่งมีระยะทางที่แน่นอนจากอัตลักษณ์
อนุญาตกับ, ที่ไหนคือจำนวนความผิดปกติของลำดับ.
ขอบเขต ของGilbert-Varshamovเป็นขอบเขตบนที่รู้จักกันดี[ 6 ]และจนถึงขณะนี้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าขอบเขตอื่นๆ สำหรับค่าเล็กๆ ของ.
ทฤษฎีบทที่ 1 :
มีการปรับปรุงแก้ไขในกรณีที่[ 6 ]ดังที่ทฤษฎีบทต่อไปนี้แสดงให้เห็น
ทฤษฎีบทที่ 2 : ถ้าสำหรับจำนวนเต็มบางจำนวน, แล้ว
.
สำหรับค่าเล็กๆ ของและนักวิจัยได้พัฒนากลยุทธ์การค้นหาด้วยคอมพิวเตอร์ต่างๆ เพื่อค้นหารหัสการเรียงสับเปลี่ยนโดยตรงด้วยออโตมอร์ฟิซึม ที่กำหนดไว้ [ 7 ]
ขอบเขตอื่นๆ
มีข้อจำกัดมากมายสำหรับรหัสการเรียงสับเปลี่ยน เราจะยกตัวอย่างสองข้อในที่นี้
การปรับปรุงขอบเขตของกิลเบิร์ต-วาร์ชามอฟ
มีการปรับปรุงขอบเขตของ Gilbert-Varshamov ที่ได้กล่าวถึงไปแล้วข้างต้น โดยใช้ความเชื่อมโยงระหว่างรหัสการเรียงสับเปลี่ยนและเซตอิสระในกราฟบางประเภท ทำให้สามารถปรับปรุงขอบเขตของ Gilbert-Varshamov ในเชิงอะซิมโทติกได้เป็นปัจจัยหนึ่งเมื่อความยาวของรหัสเป็นอนันต์[ 8 ]
อนุญาตแทนกราฟย่อยที่เกิดจากบริเวณใกล้เคียงของเอกลักษณ์ในกราฟเคย์ลีย์ และ.
อนุญาตแสดงถึงระดับสูงสุดใน
ทฤษฎีบทที่ 3 : ให้และ
แล้ว,
ที่ไหน.
ขอบเขตของกิลเบิร์ต-วาร์ชามอฟคือ
ทฤษฎีบทที่ 4 : เมื่อถูกกำหนดไว้แล้วและไปสู่อนันต์ เรามี
ขอบเขตล่างโดยใช้รหัสเชิงเส้น
การใช้รหัสบล็อกเชิงเส้นสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีรหัสการเรียงสับเปลี่ยนอยู่ในกลุ่มสมมาตรที่มีดีกรีโดยมีระยะห่างขั้นต่ำอย่างน้อยและจำนวนสมาชิกจำนวนมาก[ 9 ]ขอบเขตล่างสำหรับรหัสการเรียงสับเปลี่ยนที่ให้การปรับปรุงเชิงอะซิมโทติกในบางช่วงของความยาวและระยะทางของรหัสการเรียงสับเปลี่ยน[ 9 ]จะกล่าวถึงด้านล่าง สำหรับเซตย่อยที่กำหนดของกลุ่มสมมาตรเราใช้สัญลักษณ์ แทนจำนวนสมาชิกสูงสุดของรหัสการเรียงสับเปลี่ยนที่มีระยะห่างน้อยที่สุดอย่างน้อยบรรจุอยู่ทั้งหมดภายใน, เช่น
.
ทฤษฎีบทที่ 5:ให้เป็นจำนวนเต็ม โดยที่และนอกจากนี้ ให้เป็นมหาอำนาจหลักและเป็นจำนวนเต็มบวก โดยที่และหากมีอยู่จริงรหัสโดยที่มีรหัสลับของน้ำหนักแฮมมิง, แล้ว
ที่ไหน
บทแทรก 1 : สำหรับกำลังของจำนวนเฉพาะทุกตัว สำหรับทุกๆ,
.
บทแทรก 2 : สำหรับกำลังของจำนวนเฉพาะทุกตัว สำหรับทุกๆ,
.