解決方案
無線鏈路上的數位通訊是一場對抗雜訊的戰鬥,雜訊可能使天線接收到的位元出錯。顯而易見的補救方法是加入錯誤更正碼,但要解碼它,必須有辦法從充滿雜訊的接收串流中推斷出實際傳送的是哪一則訊息。
維特比在1967年提出的演算法正是做到了這件事。卷積編碼器限制發射端只能在一組有限的狀態之間移動,而接收端則維護這些狀態的格狀圖;在每一步,它只保留進入每個狀態的最便宜路徑,因此到最後,它找到的是單一最可能的訊息,而不是逐一獨立地判定每個位元。
透過讓實用的短約束長度碼變得可行,該演算法使前向錯誤更正的成本低到足以部署在真實的無線電設備中。它把含糊的「原本的訊息是什麼?」變成乾淨的動態規劃搜尋,如今被用來從背景雜訊中分離出語音與資料。
它達成了什麼
選出最可能的隱藏狀態序列
為何有效
只保留進入每個狀態的單一最便宜路徑,使搜尋所需時間與訊息長度成線性關係。
它能從雜訊資料中還原最大似然序列,無需逐位元猜測。
卷積碼唯有以這種方式解碼,才能真正發揮錯誤更正的能力。
可應用的地方
當訊號雜訊過大而無法直接讀取時,重建它最可能來自的單一序列;你所加入的結構會讓這項搜尋幾乎不費力氣。
後續發展
維特比演算法被用於全球絕大多數手機,以及衛星接收器、磁記錄、語音辨識與DNA分析;維特比後來於1985年共同創辦高通,該演算法也協助讓CDMA與數位蜂巢式電話得以可行。
追溯依據
參考來源
- Andrew J. Viterbi IEEE Vehicular Technology Society · vtsociety.org
- Andrew James Viterbi IEEE Information Theory Society · ithistory.org