Koodausteoria, Kesä 2014

Samankaltaiset tiedostot
Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

Koodausteoria, Kesä 2014

802320A LINEAARIALGEBRA OSA I

1 Lineaariavaruus eli Vektoriavaruus

Kannan vektorit siis virittävät aliavaruuden, ja lisäksi kanta on vapaa. Lauseesta 7.6 saadaan seuraava hyvin käyttökelpoinen tulos:

Avaruuden R n aliavaruus

Määritelmä 1. Olkoot V ja W lineaariavaruuksia kunnan K yli. Kuvaus L : V. Termejä: Lineaarikuvaus, Lineaarinen kuvaus.

Gaussin ja Jordanin eliminointimenetelmä

Reedin ja Solomonin koodit Katariina Huttunen

Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus

ominaisvektorit. Nyt 2 3 6

802320A LINEAARIALGEBRA OSA III

802118P Lineaarialgebra I (4 op)

Lineaarinen yhtälöryhmä

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Liittomatriisi. Liittomatriisi. Määritelmä 16 Olkoon A 2 M(n, n). Matriisin A liittomatriisi on cof A 2 M(n, n), missä. 1) i+j det A ij.

JAKSO 2 KANTA JA KOORDINAATIT

7 Vapaus. 7.1 Vapauden määritelmä

Käänteismatriisi 1 / 14

3 Lineaariset yhtälöryhmät ja Gaussin eliminointimenetelmä

Lineaarikuvauksen R n R m matriisi

Ominaisarvot ja ominaisvektorit 140 / 170

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

Kanta ja dimensio 1 / 23

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II. LM2, Kesä /141

Määritelmä Olkoon T i L (V i, W i ), 1 i m. Yksikäsitteisen lineaarikuvauksen h L (V 1 V 2 V m, W 1 W 2 W m )

Ennakkotehtävän ratkaisu

5 OMINAISARVOT JA OMINAISVEKTORIT

Ominaisarvo ja ominaisvektori

7. Olemassaolo ja yksikäsitteisyys Galois n kunta GF(q) = F q, jossa on q alkiota, määriteltiin jäännösluokkarenkaaksi

ei ole muita välikuntia.

Kuvaus. Määritelmä. LM2, Kesä /160

ja jäännösluokkien joukkoa

Ominaisvektoreiden lineaarinen riippumattomuus

2 1/ /2 ; (a) Todista, että deg P (x)q(x) = deg P (x) + deg Q(x). (b) Osoita, että jos nolla-polynomille pätisi. deg 0(x) Z, Z 10 ; Z 10 [x];

Matriisilaskenta, LH4, 2004, ratkaisut 1. Hae seuraavien R 4 :n aliavaruuksien dimensiot, jotka sisältävät vain

3 Lineaariset yhtälöryhmät ja Gaussin eliminointimenetelmä

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

x = y x i = y i i = 1, 2; x + y = (x 1 + y 1, x 2 + y 2 ); x y = (x 1 y 1, x 2 + y 2 );

Bijektio. Voidaan päätellä, että kuvaus on bijektio, jos ja vain jos maalin jokaiselle alkiolle kuvautuu tasan yksi lähdön alkio.

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

Osoita, että täsmälleen yksi vektoriavaruuden ehto ei ole voimassa.

Kokonaislukuoptimointi

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Tehtävä 2. Osoita, että seuraavat luvut ovat algebrallisia etsimällä jokin kokonaislukukertoiminen yhtälö jonka ne toteuttavat.

1 Kertaus. Lineaarinen optimointitehtävä on muotoa:

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Matriisiteoria Harjoitus 1, kevät Olkoon. cos α sin α A(α) = . sin α cos α. Osoita, että A(α + β) = A(α)A(β). Mikä matriisi A(α)A( α) on?

[E : F ]=[E : K][K : F ].

Mitään muita operaatioita symbolille ei ole määritelty! < a kaikilla kokonaisluvuilla a, + a = kaikilla kokonaisluvuilla a.

Insinöörimatematiikka D

MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

Algebra I, harjoitus 5,

Matriisilaskenta. Harjoitusten 3 ratkaisut (Kevät 2019) 1. Olkoot AB = ja 2. Osoitetaan, että matriisi B on matriisin A käänteismatriisi.

Ville Turunen: Mat Matematiikan peruskurssi P1 1. välikokeen alueen teoriatiivistelmä 2007

Ominaisarvo ja ominaisvektori

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Insinöörimatematiikka D

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

6 Vektoriavaruus R n. 6.1 Lineaarikombinaatio

Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt Laskuharjoitus 1 / vko 44

Kanta ja Kannan-vaihto

Insinöörimatematiikka D

Päättelyn voisi aloittaa myös edellisen loppupuolelta ja näyttää kuten alkupuolella, että välttämättä dim W < R 1 R 1

Kantavektorien kuvavektorit määräävät lineaarikuvauksen

Esko Turunen Luku 3. Ryhmät

Todistus. Eliminoidaan Euleideen algoritmissa jakojäännökset alhaaltaylöspäin.

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

TOOLS. Tapani Matala-aho MATEMATIIKKA/LUTK/OULUN YLIOPISTO TOOLS 1 / 28

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

2 Renkaat ja kunnat. toteutuvat: 1. pari (K, +) on Abelin ryhmä, jonka neutraalialkio on 0 K,

k=1 b kx k K-kertoimisia polynomeja, P (X)+Q(X) = (a k + b k )X k n+m a i b j X k. i+j=k k=0

Vapaus. Määritelmä. Vektorijono ( v 1, v 2,..., v k ) on vapaa eli lineaarisesti riippumaton, jos seuraava ehto pätee:

x j x k Tällöin L j (x k ) = 0, kun k j, ja L j (x j ) = 1. Alkuperäiselle interpolaatio-ongelmalle saadaan nyt ratkaisu

Matriisialgebra harjoitukset, syksy x 1 + x 2 = a 0

LU-hajotelma. Esimerkki 1 Matriisi on yläkolmiomatriisi ja matriisi. on alakolmiomatriisi. 3 / 24

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

2.5. Matriisin avaruudet ja tunnusluvut

k=0 saanto jokaisen kolmannen asteen polynomin. Tukipisteet on talloin valittu

Insinöörimatematiikka D

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA III BASICS OF NUMBER THEORY PART III. Tapani Matala-aho MATEMATIIKKA/LUTK/OULUN YLIOPISTO

Polynomien suurin yhteinen tekijä ja kongruenssi

Laajennetut Preparata-koodit

d Z + 17 Viimeksi muutettu

Determinantti 1 / 30

MS-C1340 Lineaarialgebra ja

Ortogonaaliprojektio äärellisulotteiselle aliavaruudelle

802328A LUKUTEORIAN PERUSTEET OSA III BASICS OF NUMBER THEORY PART III

x = y x i = y i i = 1, 2; x + y = (x 1 + y 1, x 2 + y 2 ); x y = (x 1 y 1, x 2 + y 2 );

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

Transkriptio:

Koodausteoria, Kesä 2014 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos

5.2 BCH-koodin dekoodaus Tarkastellaan t virhettä korjaavaa n-pituista BCH-koodia. Olkoon α primitiivinen n:s ykkösen juuri, c = c(x) = c 0 + c 1 x + + c n 1 x n 1 = (c 0, c 1,..., c n 1 ) lähetetty sana ja r = r(x) saatu sana. Tällöin missä e(x) on virhe. Merkitään jolloin r(x) = c(x) + e(x), S i = r(α i ), i = 1, 2,..., 2t, (1) S i = c(α i ) + e(α i ) = 0 + e(α i ) = e(α i ), i = 1, 2,..., 2t. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 2 / 1

Jos wt(e) = w t ja e(x) = w e jl x j l, niin l=1 S i = w e jl α ij l, i = 1, 2,..., 2t. (2) l=1 Jos potenssit α j 1,..., α j l saadaan selville, niin eksponentit j 1, j 2,..., j l ilmaisevat virhekohdat. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 3 / 1

Jos wt(e) = w t ja e(x) = w e jl x j l, niin l=1 S i = w e jl α ij l, i = 1, 2,..., 2t. (2) l=1 Jos potenssit α j 1,..., α j l saadaan selville, niin eksponentit j 1, j 2,..., j l ilmaisevat virhekohdat. Merkitään x l = α j l ja y l = e jl, l = 1,..., w. Tällöin yhtälön (2) mukaan w S i = y l xl i, i = 1,..., 2t. l=1 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 3 / 1

Määritellään virhekohtapolynomi σ(z), σ(z) = w (1 x i z) = i=1 w σ j z j, σ 0 = 1, jonka nollakohtien käänteisalkiot ilmaisevat virhekohdat. Suureista S i saadaan muodostettua polynomi j=0 2t 2t S(z) = S i z i = = i=1 w l=1 i=1 z i w l=1 y l x l z 1 (x lz) 2t. 1 x l z y l x i l = w 2t y l l=1 i=1 (x l z) i Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 4 / 1

Merkitään A l (z) = y l x l z w (1 x j z), jolloin saadaan j=1 j l S(z)σ(z) = = w w y l x l z(1 (x l z) 2t ) (1 x j z) l=1 w A l (z) l=1 j=1 j l w A l (z)(x l z) 2t. l=1 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 5 / 1

Koska 1 deg A l (z) w ja deg(a l (z)(x l z) 2t ) 2t + 1, niin yllä termien z w+1, z w+2,..., z 2t kertoimet ovat 0. Nämä saadaan kertomalla tulo S(z)σ(z) = ( 2t i=1 S iz i)( w j=0 σ jz j), σ 0 = 1, tavalliseen tapaan auki. Tässä tulossa termin z w+j kerroin on S i σ j. Näin ollen tarkastelemalla termien z w+1,..., z 2w i+j=w+j kertoimia (huomaa, että 2w 2t) saadaan yhtälöryhmä σ w S 1 + σ w 1 S 2 + + σ 1 S w + S w+1 = 0 σ w S 2 + σ w 1 S 3 + + σ 1 S w+1 + S w+2 = 0. σ w S w + σ w 1 S w+1 + + σ 1 S 2w 1 + S 2w = 0. (3) Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 6 / 1

Tässä 1... 1 x 1... x w y 1 x 1 0... 0 1 x 1... x w 1 1 x1 2... xw 2 0 y 2 x 2 0 1 x 2... x w 1 2.......... x1 w 1... xw w 1 0 0... y w x w 1 x w... xw w 1 S 1 S 2... S w S 2 S 3... S w+1 =.... (4) S w S w+1... S 2w 1 on yhtälöryhmän (3) kerroinmatriisi. Koska x 1,..., x l ovat nollasta eroavia ja erisuuria, niin yhtälöryhmän (3) determinantti, eli det[s i ] yhtälössä (4), on nollasta eroava. Siten kertoimet σ j saadaan ratkaistua yksikäsitteisesti yhtälöryhmästä (3). Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 7 / 1

Jos f > w, niin suorittamalla yhtälön (4) kaltainen tekijöihinjako nähdään, että yhtälöryhmän σ f S 1 + + σ 1 S f + S f +1 = 0 σ f S 2 + + σ 1 S f +1 + S f +2 = 0. σ f S f + + σ 1 S 2f 1 + S 2f = 0 determinantti on nolla (Tällöin jokin y l = e jl = 0). Mikäli w t, niin oikea w (jota ei tiedetä ennakolta) saadaan seuraavasti: Valitaan w = t. Jos yhtälöryhmän (3) determinantti on 0, valitaan w = t 1 ja jatketaan samaan tapaan. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 8 / 1

Varsinainen dekoodausmenettely on seuraava: 1. Lasketaan suureet S i = r(α i ) yhtälöiden (1) avulla. 2. Määrätään oikea w yllä kuvatulla tavalla. 3. Ratkaistaan alkiot σ j yhtälöryhmän (3) avulla. 4. Virhekohdat saadaan virhekohtapolynomin σ(z) nollakohtien käänteisalkioiden eksponentteina. 5. Ratkaistaan kertoimet y l eli virhearvot yhtälöryhmästä S i = w xl i y l, i = 1,..., w. l=1 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 9 / 1

Esimerkki A Olkoon n = 12 ja q = 5. Nyt kunnassa F 25 on primitiivinen 12. ykkösenjuuri α = 3β + 2, missä β 2 = β 1. Tarkastellaan 12-pituista BCH-koodia C, jonka suunniteltu etäisyys on 7. Tällöin C korjaa t = 3 virhettä. Dekoodataan sana r(x) = c(x) + e(x) = 123001034321 = 1 + 2x + 3x 2 + x 5 + 3x 7 + 4x 8 + 3x 9 + 2x 10 + x 11. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 10 / 1

1. Lasketaan suureet S i, i = 1,..., 6. Nyt α = 3β + 2, α 2 = β, α 3 = 2, α 4 = β 1, α 5 = 2β, α 6 = 1, joten S 1 = r(α) = 1 + 2α + 3α 2 + α 5 + 3α 7 + 4α 8 + 3α 9 + 2α 10 + α 11 = 1 + β + 4 + 3β + 2β 3(3β + 2) 4β 1 2(β 1) 2β = 4β = β S 2 = r(α 2 ) = r(β) = 3β 2 S 3 = r(α 3 ) = r(2) = 1 S 4 = r(α 4 ) = 3β + 2 S 5 = r(α 5 ) = r(2β) = β 1 S 6 = r(α 6 ) = r( 1) = 0. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 11 / 1

Huom! Edellä voidaan myös laskea alkiolla α alkion β sijaan, kun käytetään identiteettiä β = 2α + 1. Tällöin ja α 2 = 2α + 1, α 3 = 2, α 4 = 2α, α 5 = α + 2, α 6 = 1 S 1 = 3α 1, S 2 = α + 1, S 3 = 1, S 4 = α, S 5 = 2α, S 6 = 0. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 12 / 1

2. Nyt S 1 S 2 S 3 S 2 S 3 S 4 S 3 S 4 S 5 = 3α 1 α + 1 1 α + 1 1 α 1 α 2α 3α 1 α + 1 1 = 3α 2 + 1 α 2 + α 1 0 α 2 2α 1 2α 2 + 3α 0 = α 1 3α 0 2α + 2 = 2(α 1)(α + 1) = 3(α 2 1) = α 0, joten wt(e) = w = t = 3. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 13 / 1

3. Ratkaistaan virhekohtapolynomin kertoimet σ j yhtälöryhmästä σ 3 S 1 + σ 2 S 2 + σ 1 S 3 + S 4 = 0 σ 3 S 2 + σ 2 S 3 + σ 1 S 4 + S 5 = 0 σ 3 S 3 + σ 2 S 4 + σ 1 S 5 + S 6 = 0 (3α 1)σ 3 + (α + 1)σ 2 σ 1 = α (α + 1)σ 3 σ 2 + ασ 1 = 2α σ 3 + ασ 2 + 2ασ 1 = 0. Ratkaisemalla yhtälöryhmä (esim. Gaussin eliminoimismenetelmällä) saadaan σ 1 = 3 α, σ 2 = 2α + 2 ja σ 3 = 3α, joten virhekohtapolynomi σ(x) on σ(x) = 1 + (3 α)x + (2α + 2)x 2 + 3αx 3. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 14 / 1

4. Ratkaistaan virhekohtapolynomin σ(x) nollakohdat (esim. kokeilemalla). Nyt σ(α 3 ) = σ(2) = 1 + (3 α) 2 + (2α + 2) ( 1) + 3α 3 = 1 + 1 2α 2α 2 α = 0, σ(α 6 ) = σ( 1) = 1 3 + α + 2α + 2 3α = 0, σ(α 11 ) = 1 + (3 α)α 11 + (2α + 2)α 22 + 3α 34 = 1 3α 5 1 2α 5 2α 4 3α 4 = 0, joten virhekohtapolynomin nollakohdat ovat α 3, α 6 ja α 11. Virhekohdat saadaan näiden nollakohtien käänteisalkioiden (α 9, α 6, α) eksponenteista ja ne ovat 1, 6 ja 9. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 15 / 1

5. Ratkaistaan virhearvot e i yhtälöryhmästä e 1 α + e 6 α 6 + e 9 α 9 = 3α 1 e 1 α 2 + e 6 (α 2 ) 6 + e 9 (α 2 ) 9 = α + 1 e 1 α 3 + e 6 (α 3 ) 6 + e 9 (α 3 ) 9 = 1 αe 1 e 6 + 3e 9 = 3α 1 (2α + 1)e 1 + e 6 e 9 = α + 1 2e 1 e 6 + 2e 9 = 1. Yhtälöryhmän ratkaisuna saadaan e 1 = 2, e 6 = 1 ja e 9 = 1. Näin ollen virhe polynomi on e(x) = 2x x 6 + x 9. Siispä lähetetty koodisana on c(x) = r(x) e(x) = 1 + 2x + 3x 2 + x 5 + 3x 7 + 4x 8 + 3x 9 + 2x 10 + x 11 + 2x + x 6 x = 1 + 4x + 3x 2 + x 5 + x 6 + 3x 7 + 4x 8 + 2x 9 + 2x 10 + x 11 = 143001134221. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 16 / 1

5.3 Reedin-Solomonin koodit Määritelmä 5.3.1 Reedin Solomonin koodiksi eli RS-koodiksi sanotaan BCH-koodia, jonka aakkosto on F q, lohkopituus n = q 1 ja generoija d 1 g(x) = (x α i ), i=1 missä d on suunniteltu etäisyys ja α on kunnan F q primitiivialkio. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 17 / 1

Esimerkki 5.3.2 Olkoon q = 4 ja α kunnan F 4 primitiivialkio, jolle α 2 + α + 1 = 0. Tarkastellaan RS-koodia C, jonka suunniteltu etäisyys on 2. Sen generoijapolynomi on g(x) = x α ja koodisanat ovat c(x) = (a + bx)(x α), missä a, b F 4. Sanat on esitetty allaolevassa taulukossa. Tässä esim. a b 0 1 α α 2 0 000 0α1 0α 2 α 01α 2 1 α10 αα 2 1 ααα α0α 2 α α 2 α0 α 2 01 α 2 1α α 2 α 2 α 2 α 2 1α 2 0 111 10α 1αα 2 (1 + αx)(x α) = x α + αx 2 α 2 x = α + αx + αx 2 = ααα. C on [3, 2]-koodi. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 18 / 1

Lauseessa 3.2.9 osoitettiin, että lineaarisen [n, k]-koodin minimietäisyys on korkeintaan n k + 1. Määritelmän 3.2.10 mukaan maksimietäisyyskoodeilla on juuri tämä minimietäisyys. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 19 / 1

Lauseessa 3.2.9 osoitettiin, että lineaarisen [n, k]-koodin minimietäisyys on korkeintaan n k + 1. Määritelmän 3.2.10 mukaan maksimietäisyyskoodeilla on juuri tämä minimietäisyys. Lause 5.3.3. RS-koodit ovat maksimietäisyyskoodeja. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 19 / 1

Lauseessa 3.2.9 osoitettiin, että lineaarisen [n, k]-koodin minimietäisyys on korkeintaan n k + 1. Määritelmän 3.2.10 mukaan maksimietäisyyskoodeilla on juuri tämä minimietäisyys. Lause 5.3.3. RS-koodit ovat maksimietäisyyskoodeja. Todistus: RS-koodin, jonka generoijapolynomi on g, minimetäisyys on BCH-rajan (Lause 4.8.4 tai Lause 5.1.2 a) nojalla vähintään d = d 1 + 1 = deg g + 1 = n k + 1, kun kyseessä on [n, k]-koodi. Lauseen 3.2.9 mukaan d min = n k + 1. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 19 / 1

Lauseessa 3.2.9 osoitettiin, että lineaarisen [n, k]-koodin minimietäisyys on korkeintaan n k + 1. Määritelmän 3.2.10 mukaan maksimietäisyyskoodeilla on juuri tämä minimietäisyys. Lause 5.3.3. RS-koodit ovat maksimietäisyyskoodeja. Todistus: RS-koodin, jonka generoijapolynomi on g, minimetäisyys on BCH-rajan (Lause 4.8.4 tai Lause 5.1.2 a) nojalla vähintään d = d 1 + 1 = deg g + 1 = n k + 1, kun kyseessä on [n, k]-koodi. Lauseen 3.2.9 mukaan d min = n k + 1. Edellisen lauseen todistuksesta käy ilmi, että RS-koodin minimietäisyys on d min = deg g + 1 = d des. RS-koodi voidaan dekoodata kappaleen 5.2 teoriaa käyttäen. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 19 / 1

Lause 5.3.4 Olkoon C [n, k, d]-rs-koodi, jonka generoijapolynomi on g(x) = (x α)(x α 2 ) (x α d 1 ). Laajennetaan koodin C jokainen sana c = c 0 c 1 c n 1 sanaksi c 0 c 1 c n 1 c n, missä n 1 c n = c i. i=0 Näin saatu koodi on [n + 1, k, d + 1]-koodi. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 20 / 1

Lause 5.3.4 Olkoon C [n, k, d]-rs-koodi, jonka generoijapolynomi on g(x) = (x α)(x α 2 ) (x α d 1 ). Laajennetaan koodin C jokainen sana c = c 0 c 1 c n 1 sanaksi c 0 c 1 c n 1 c n, missä n 1 c n = c i. i=0 Näin saatu koodi on [n + 1, k, d + 1]-koodi. Todistus: Lyhyellä tarkastelulla nähdään, että laajennettu koodi todellakin on lineaarinen [n + 1, k]-koodi. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 20 / 1

Osoitetaan, että laajennettaessa koodia C jokaisesta d-painoisesta koodisanasta tulee (d + 1)-painoinen. Olkoon c(x) = c 0 c 1... c n 1 = c C jokin d-painoinen sana. Tällöin n 1 c n = c i = c(1) i=0 ja riittää osoittaa, että c(1) 0. Nyt c(x) = a(x)g(x) jollakin a(x) F q [x], joten c(1) = a(1)g(1), missä g(1) 0. Jos c(1) = 0, niin a(1) = 0 ja (x 1) a(x). Tällöin (x 1)g(x) c(x) ja polynomilla c(x) on peräkkäiset nollakohdat 1 = α 0, α, α 2,..., α d 1. BCH-rajan nojalla wt(c) d + 1, mikä on ristiriita, sillä c oletettiin d-painoiseksi. Näin ollen c(1) 0 ja c n 0. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 21 / 1

Esimerkin 5.3.2 koodin laajennuksen sanat ovat a b 0 1 α α 2 0 0000 0α1α 2 0α 2 α1 01α 2 α 1 α10α 2 αα 2 10 αααα α0α 2 1 α α 2 α01 α 2 01α α 2 1α0 α 2 α 2 α 2 α 2 α 2 1α 2 0α 1111 10αα 2 1αα 2 0 Esim. jos c = ααα, niin laajennetun sanan viimeinen koordinaatti on (α + α + α) = α ja laajennettu sana on αααα. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 22 / 1

Lause 5.3.5 Olkoon P k renkaan F q [x] korkeintaan astetta k 1 olevien polynomien muodostama joukko, α kunnan F q primitiivialkio, n = q 1 ja k sellainen positiiviluku, että k n. Tällöin C = {(f (1), f (α),..., f (α n 1 )) f P k } on RS-koodi, jonka generoijapolynomi on g(x) = n k i=1 (x α i ). Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 23 / 1

Lause 5.3.5 Olkoon P k renkaan F q [x] korkeintaan astetta k 1 olevien polynomien muodostama joukko, α kunnan F q primitiivialkio, n = q 1 ja k sellainen positiiviluku, että k n. Tällöin C = {(f (1), f (α),..., f (α n 1 )) f P k } on RS-koodi, jonka generoijapolynomi on g(x) = n k i=1 (x α i ). Todistus: Harjoituksen 10 tehtävän 4 mukaan C on syklinen koodi kunnan F q suhteen ja dim C = k. Koska g(x) on n-pituinen syklinen koodi, jonka dimensio on n deg g = n (n k) = k = dim C, niin riittää osoittaa, että C g(x). Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 23 / 1

Olkoon c(x) = n 1 j=0 c jx j C. Silloin c j = f (α j ), j = 0, 1,..., n 1, eräällä f (x) = k 1 l=0 f lx l P k, missä f l F q. Jokaisella i = 1,..., n k pätee n 1 n 1 n 1 k 1 k 1 c(α i ) = c j α ij = f (α j )α ij = f l α lj α ij = j=0 j=0 missä 1 l + i n 1. j=0 l=0 l=0 α (l+i)j, f l n 1 j=0 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 24 / 1

Olkoon c(x) = n 1 j=0 c jx j C. Silloin c j = f (α j ), j = 0, 1,..., n 1, eräällä f (x) = k 1 l=0 f lx l P k, missä f l F q. Jokaisella i = 1,..., n k pätee n 1 n 1 n 1 k 1 k 1 c(α i ) = c j α ij = f (α j )α ij = f l α lj α ij = j=0 j=0 j=0 l=0 l=0 α (l+i)j, f l n 1 missä 1 l + i n 1. Koska α on primitiivinen n:s ykkösen juuri, niin α i+l 1 ja n 1 α (l+i)j = 1 α(l+i)n 1 α l+i = 0. j=0 Siis c(α i ) = 0 kaikilla i = 1,..., n k eli kaikki polynomin g(x) nollakohdat ovat myös polynomin c(x) nollakohtia. Näin ollen c(x) g(x) ja saatiin väite. j=0 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 24 / 1

Olkoon C [n, k, d]-rs-koodi kunnan F q, q = p m, suhteen. Kunnan F q alkio voidaan korvata m-pituisella F p -kertoimisella vektorilla seuraavasti. Olkoon {β 1,..., β m } laajennuksen F q /F p kanta, jolloin saadaan yksikäsitteinen vastaavuus γ = m b i β i F q (b 1, b 2,..., b m ). i=1 Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 25 / 1

Olkoon C [n, k, d]-rs-koodi kunnan F q, q = p m, suhteen. Kunnan F q alkio voidaan korvata m-pituisella F p -kertoimisella vektorilla seuraavasti. Olkoon {β 1,..., β m } laajennuksen F q /F p kanta, jolloin saadaan yksikäsitteinen vastaavuus γ = m b i β i F q (b 1, b 2,..., b m ). i=1 Korvaamalla sanassa γ = (γ 0, γ 1,..., γ n 1 ) C kukin kirjain vastaavalla m-pituisella vektorilla γ i = (b i1, b i2,..., b im ) saadaan avaruuden F mn p vektori (b 01,..., b (n 1)m ). Näin saadaan kunnan F p suhteen oleva koodi {(b 01,..., b (n 1)m ) γ = (γ 0, γ 1,..., γ n 1 ) C, γ i = (b i1, b i2,..., b im )} Tämä on [mn, mk, d]-koodi (minimietäisyys on vähintään d). Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 25 / 1

Esimerkin 5.3.2 kunnan F 4 suhteen olevasta [3, 2]-koodista saadaan kunnan F 2 suhteen oleva [6, 4]-koodi käyttämällä vastaavuutta γ = a 0 + a 1 α (a 0, a 1 ). Tämä koodi on C = {(a 00, a 01, a 10, a 11, a 20, a 21 ) (γ 0, γ 1, γ 2 ) C, γ i = a i0 + a i1 α}. Esim. koodin C sanaa ααα vastaa koodin C sana 010101 ja sanaa 1α 2 0 vastaa sana 101100. Topi Törmä Matemaattisten tieteiden laitos 26 / 1