Bittimuutokset

Bittimuutokset tarkoittavat digitaalisen tiedon bittiarvojen muuttumista. Ne syntyvät, kun yksi tai useampi bitti siirron, tallennuksen tai käsittelyn aikana virheellisesti muuttuu. Tällaiset muutokset voivat olla yksittäisiä virheitä tai peräkkäisiä virheitä, joita kutsutaan burst-virheiksi.

Syyt bittimuutoksiin ovat sekä lähetettävän signaalin häiriöistä että tallennuslaitteiston vikojen ja häiriöiden seurausta. Kanavissa esiintyvä kohina, kapean kaistan häiriöt, crosstalk sekä impedanssihäiriöt voivat muuttaa lähetettyä bittiä. Muistipiireissä ionisoivan säteilyn aiheuttamat soft errors voivat aiheuttaa yksittäisiä bittien virheitä ilman ulkoista jännitteen vaihtelua. Lämpötilat, virran poikkeamat sekä mahdolliset laiteviat voivat myös johtaa bittimuutoksiin.

Määrittely ja mittaaminen: Bittivirheiden yleisyys ilmaistaan BER:llä (bit error rate), joka on vastaanotettujen virheellisten bittien osuus kokonaismäärästä siirrossa tai tallennuksessa. Eri järjestelmät voivat kokea virheitä yksittäisinä virheinä tai burst-virheinä.

Vastatoimet ja korjaus: Virheiden havaitsemiseksi käytetään tarkisteita kuten pariteettibitti ja CRC; oikeellisuuden parantamiseksi käytetään virheenkorjauskoodauksia kuten Hamming-koodi, Reed-Solomon, LDPC sekä hajautettuja virheenkorjausmenetelmiä. Tiedon eheys voidaan parantaa redundanssilla, koodaamalla ja käyttämällä uudelleensiirtoja (ARQ) sekä eteenpäin virheenkorjausta (FEC).

Sovellukset: Bittimuutosten hallinta on keskeistä tietoliikenteessä, tiedonsäilytyksessä (RAM, SSD, levyjärjestelmät) sekä kriittisissä järjestelmissä kuten lento- ja ajoneuvotekniikassa. Laitteiden suunnittelussa pyritään minimoimaan virheitä käyttämällä ECC-muistia, virheentunnistusta ja tehokkaita virheenkorjausmenetelmiä sekä tarvittaessa uudelleensiirtoja.