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Ldpc Decoding

LDPC (Low-Density Parity-Check) Decoding ist ein Verfahren zur Fehlerkorrektur, das auf speziell gestalteten Codes basiert, die eine geringe Dichte von Paritätsprüfungen aufweisen. Diese Codes bestehen aus einer großen Anzahl von Variablen, die durch eine relativ kleine Anzahl von Paritätsprüfungen miteinander verbunden sind, was zu einer sparsamen Struktur führt. Beim Decoding wird ein iterativer Algorithmus verwendet, der typischerweise den Sum-Product-Algorithmus oder den Bit-Flipping-Algorithmus umfasst, um die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, dass die empfangenen Daten korrekt sind.

Der Prozess beginnt mit der Initialisierung der Variablen und dem Auslösen von Nachrichten zwischen den Knoten in der Paritätsprüfmatrix. Die Iterationen werden fortgesetzt, bis entweder alle Paritätsprüfungen erfüllt sind oder eine maximale Anzahl von Iterationen erreicht ist. Die Effizienz und Robustheit von LDPC-Codes machen sie besonders geeignet für moderne Kommunikationssysteme, wie z.B. in Satellitenkommunikation und Drahtlosnetzwerken.

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Pythagoreische Tripel

Pythagorean Triples sind spezielle Gruppen von drei positiven ganzen Zahlen (a,b,c)(a, b, c)(a,b,c), die die Gleichung des Pythagoreischen Satzes erfüllen:

a2+b2=c2a^2 + b^2 = c^2a2+b2=c2

Hierbei ist ccc die Länge der Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks, während aaa und bbb die Längen der beiden anderen Seiten darstellen. Ein bekanntes Beispiel für ein Pythagorean Triple ist (3,4,5)(3, 4, 5)(3,4,5), da 32+42=9+16=25=523^2 + 4^2 = 9 + 16 = 25 = 5^232+42=9+16=25=52. Pythagorean Triples können durch verschiedene Methoden generiert werden, darunter die Verwendung von zwei positiven ganzen Zahlen mmm und nnn (mit m>nm > nm>n) durch die Formeln:

a=m2−n2,b=2mn,c=m2+n2a = m^2 - n^2, \quad b = 2mn, \quad c = m^2 + n^2a=m2−n2,b=2mn,c=m2+n2

Diese Triples sind von besonderer Bedeutung in der Mathematik und finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie z.B. in der Geometrie und der Zahlentheorie.

Bohr-Magneton

Das Bohr Magneton ist eine physikalische Konstante, die die magnetischen Eigenschaften von Elektronen beschreibt. Es wird als Maßeinheit für den magnetischen Moment eines Elektrons in einem Atom verwendet und ist besonders wichtig in der Atomphysik und der Quantenmechanik. Das Bohr Magneton wird durch die folgende Formel definiert:

μB=eℏ2me\mu_B = \frac{e \hbar}{2m_e}μB​=2me​eℏ​

Hierbei steht eee für die Elementarladung, ℏ\hbarℏ für das reduzierte Plancksche Wirkungsquantum und mem_eme​ für die Masse des Elektrons. Der Wert des Bohr Magnetons beträgt etwa 9.274×10−24 J/T9.274 \times 10^{-24} \, \text{J/T}9.274×10−24J/T (Joule pro Tesla). Das Bohr Magneton ist entscheidend für das Verständnis von Phänomenen wie dem Zeeman-Effekt, bei dem sich die Energieniveaus eines Atoms in einem Magnetfeld aufspalten.

Chebyshev-Filter

Ein Chebyshev-Filter ist ein elektronisches Filter, das in der Signalverarbeitung verwendet wird, um bestimmte Frequenzen zu verstärken oder zu dämpfen. Im Vergleich zu anderen Filtertypen, wie dem Butterworth-Filter, bietet der Chebyshev-Filter eine steilere Übergangscharakteristik, was bedeutet, dass er Frequenzen außerhalb des gewünschten Bereichs schneller attenuiert. Es gibt zwei Haupttypen von Chebyshev-Filtern: Typ I, der eine gleichmäßige Ripple im Passband aufweist, und Typ II, der eine Ripple im Stopband hat.

Die mathematische Beschreibung eines Chebyshev-Filters kann durch die Übertragungsfunktion H(s)H(s)H(s) dargestellt werden, die die Frequenzantwort des Filters beschreibt. Der Filter wird häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen die Phasengenauigkeit weniger wichtig ist, aber eine hohe Filtergüte erforderlich ist. Die Verwendung eines Chebyshev-Filters ist besonders vorteilhaft in der digitalen Signalverarbeitung, da er die Möglichkeit bietet, Frequenzen präzise zu kontrollieren und Rauschen effektiv zu reduzieren.

Hart-Weich-Magnetisch

Der Begriff Hard-Soft Magnetic bezieht sich auf Materialien, die sowohl harte als auch weiche magnetische Eigenschaften aufweisen. Harte magnetische Materialien haben eine hohe Koerzitivität, was bedeutet, dass sie nach dem Entfernen eines externen Magnetfeldes ihre Magnetisierung beibehalten. Diese Materialien werden häufig in Permanentmagneten verwendet. Im Gegensatz dazu besitzen weiche magnetische Materialien eine niedrige Koerzitivität und verlieren ihre Magnetisierung schnell, wenn das äußere Magnetfeld entfernt wird. Diese Eigenschaften machen sie ideal für Anwendungen wie Transformatoren und Elektromotoren.

In vielen modernen Technologien werden Kombinationen aus harten und weichen magnetischen Materialien eingesetzt, um die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu optimieren und die Effizienz von elektrischen Geräten zu erhöhen.

Stochastische Differentialgleichungsmodelle

Stochastic Differential Equation Models (SDEs) sind mathematische Werkzeuge, die zur Modellierung von Systemen verwendet werden, deren Dynamik durch Zufallsprozesse beeinflusst wird. Sie kombinieren deterministische und stochastische Elemente, indem sie die Veränderungen eines Systems in der Zeit sowohl durch gewöhnliche Differentialgleichungen als auch durch Zufallsvariablen beschreiben. Eine typische Form eines SDEs kann wie folgt ausgedrückt werden:

dXt=μ(Xt,t)dt+σ(Xt,t)dWtdX_t = \mu(X_t, t)dt + \sigma(X_t, t)dW_tdXt​=μ(Xt​,t)dt+σ(Xt​,t)dWt​

Hierbei repräsentiert XtX_tXt​ den Zustand des Systems zur Zeit ttt, μ(Xt,t)\mu(X_t, t)μ(Xt​,t) ist die Driftfunktion, die die deterministische Komponente beschreibt, und σ(Xt,t)\sigma(X_t, t)σ(Xt​,t) ist die Diffusionsfunktion, die den Einfluss von Zufallseffekten modelliert. Der Term dWtdW_tdWt​ stellt die Wiener-Prozess (oder Brownsche Bewegung) dar, der die zufälligen Schwankungen beschreibt. SDEs finden breite Anwendung in verschiedenen Bereichen wie Finanzmathematik, Biologie und Ingenieurwissenschaften, um komplexe Phänomene, die durch Unsicherheit geprägt sind, besser zu verstehen und vorherzusagen.

Ternäre Suche

Ternary Search ist ein Suchalgorithmus, der verwendet wird, um ein Element in einer geordneten Liste oder einem Array zu finden. Im Gegensatz zur binären Suche, die das Array in zwei Hälften teilt, unterteilt die ternäre Suche das Array in drei Teile. Der Algorithmus vergleicht das gesuchte Element mit zwei Schlüsselpunkten, die in den Indizes mid1\text{mid1}mid1 und mid2\text{mid2}mid2 liegen, die durch folgende Formeln ermittelt werden:

mid1=low+high−low3\text{mid1} = \text{low} + \frac{\text{high} - \text{low}}{3}mid1=low+3high−low​ mid2=low+2⋅high−low3\text{mid2} = \text{low} + 2 \cdot \frac{\text{high} - \text{low}}{3}mid2=low+2⋅3high−low​

Abhängig von den Vergleichen wird der Suchbereich auf ein Drittel reduziert, was zu einer effizienten Suche führt, insbesondere bei großen Datenmengen. Ternary Search hat eine Zeitkomplexität von O(log⁡3n)O(\log_3 n)O(log3​n), was es im Allgemeinen weniger effizient macht als die binäre Suche, aber in bestimmten Situationen vorteilhaft sein kann, insbesondere wenn die Anzahl der Vergleiche minimiert werden muss.