Bittivirheet

Bittivirheet ovat virheitä, joissa jokin siirrettävän tai tallennettavan digitaalisen tiedon bitti muuttuu vääräksi arvoltaan. Yleinen mittari virheille on bitin virheaste (BER, bit error rate), joka kertoo mitkä prosenttiosuudet siirretystä bitistä saavat virheellisen arvon. Bittivirheitä esiintyy sekä langattomissa ja kiinteissä verkoissa että tallennusmedioilla.

Syyt bittivirheisiin ovat moninaiset: sähkömagneettinen melu, kohina, häiriöt ja crosstalk, signaalin heikkeneminen tai dispersio, synkronointivirheet sekä laitteistojen vika. Tallennusmedioilla virheitä voivat aiheuttaa magneettinen remontoituminen, säteily sekä ylikuumeneminen tai palautusprosessin epätarkkuudet. Yksittäiset virheet voivat esiintyä satunnaisesti tai purkautua pätkävirheinä (burst errors), joissa useita peräkkäisiä bittejä muuttuu.

Virheillä on erilaisia tyyppejä ja malleja. Yksittäistä virhettä kuvaa usein Bernoulli-prosessiin perustuva malli, kun taas purkautuvat virheet mallinnetaan tyypillisesti Gilbert-Elliott -mallin kaltaisilla jakso- ja tilamalleilla. Virheiden havaitsemiseen ja korjaamiseen käytetään virheentunnistusta ja virheenkorjausta, kuten parity-tietoja, CRC-tarkistuksia, Hamming-koodeja, Reed-Solomon -koodeja ja nykyaikaisempia FEC-ikoneita kuten LDPC- tai Turbo-koodeja.

Käytännössä BER ratkaisee, kuinka tehokkaasti järjestelmä pystyy havaitsemaan ja korjaamaan virheitä sekä millä tavoin virhetilanteet hallitaan: suora virheiden palautus (ARQ), eteenpäin virheenkorjaus (FEC) tai hybridi-ARQ. BER sekä virheiden ominaisuudet vaikuttavat järjestelmä- ja standardivalintoihin erityisesti telekommunikaatiossa, langattomissa verkoissa, kuiduissa ja tallennusmedioissa.