深宇宙通信BERおよびFEC？

深宇宙通信（Pioneer、Voyagerなど）から得られるビットエラーレートの種類と、その微視的レベルの受信信号電力でメッセージを回復できるようにする変調とFECの種類を教えてください。

同様のチャネル条件に対して、より近代的な変調方法とエンコード方式はありますか？

長年にわたり、最新の技術は畳み込み「内部コード」とブロック「外部コード」を使用することでした。「内部」および「外部」の用語は、次のブロック図からきています。

$$\boxed{\scriptstyle \rm Payload}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Outer Encode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Inner Encode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\rm Channel}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Inner Decode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Outer Decode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\rm Payload}$$

畳み込みコードは非常に強力で、多数のビットエラーを訂正できるため、内部コードとして使用されました。それらには弱点がありますが、近接しているエラーがたくさんある場合、それらは故障してその場所で一気にエラーを吐き出す可能性があります。外部コードは、これらのエラーのバーストを修正するために使用されます。ブロックコードはたたみ込みコードほど強力ではありませんが（パリティビット/シンボルの数も多くしないでください）、バーストエラーの処理には優れています。また、通常、インナーコードとアウターコードの間にデインターリーバーがあり、エラーのバーストを多くのブロックに分散させたため、ブロックコードによるエラーの訂正がさらに容易になりました。

Wikipediaのディープスペース通信のセクションが言う、早期の内側/外側のコードには、ビタビ（畳み込み）とリード・マラーコードでした。後に彼らはビタビとリードソロモンのコードになりました。

90年代初頭にターボコードが発見され、FECの世界を席巻しました。2000年代には、低密度パリティチェックコードの人気が高まりました。これらは1960年にギャラガーによって発見されましたが、必要な計算負荷のため、最近まで実装することはできませんでした。ターボコードとLDPCコードはどちらも、FECで実現可能なもののシャノン限界に非常に近づくという意味で、ほぼ最適です。現在、NASAは、私が知る限り、ターボコードとLDPCコードの両方を使用しています。

信頼できる通信システムの設計と同様に、信頼できる深宇宙通信の設計には、強力なFECを追加するだけでは不十分です。信号電力、自由空間経路損失、受信機ノイズなどを考慮する必要があります。深宇宙通信には、実際には多くの利点と2つの大きな欠点があります。欠点は、距離が非常に長く、送信機の電力が限られていることです。利点は、本当に高利得の指向性アンテナ、空の空間を覗くと地面の皿が受ける低ノイズ、受信機を液体窒素で冷却することで受けるノイズがさらに低いことなどです。送信電力を一定に保ち、各ビットにさらに多くのエネルギーを与えます。

インターリーブされたたたみ込みコーディングは、ECCオーバーヘッドとパリティ情報に使用される帯域幅の浪費/節約を減らすために使用できます。

1. データをNストリームに分割します。8つのストリームがあり、したがってバイトの各ビットが別々のストリームに入ると仮定します。
2. 各ストリームの畳み込みビットを順番に送信します。
3. したがって、たとえば5ビットのバーストエラーがある場合は、各ストリームの1ビットにのみ影響します。
4. 回復可能なバーストエラーの最大長は、ストリーム数N x各ストリームの順次訂正機能です。

たとえば、コンボリューションコーディングで最大2つのビットエラーを訂正できる場合、8ストリームのインターリーブコーディングでは最大16のエラーを訂正できます。