Virheenkorjauksen

Virheenkorjaus on prosessi, jonka tarkoituksena on havaita ja korjata virheitä, jotka voivat ilmetä tiedonsiirrossa, tallennuksessa tai laskennallisessa käsittelyssä. Tavoitteena on lisätä tiedon luotettavuutta käyttämällä redundanssia siten, että vastaanottaja voi päätellä oikean sisällön myös vioittuneen datan perusteella. Virheenkorjaus käsittää sekä virheiden havaitsemisen että niiden korjaamisen, ja sen toteuttaminen voi tapahtua etukäteen lisätyn koodauksen kautta tai palauttamalla virheellisen datan uudelleen.

Käytännössä virheenkorjaus jakautuu kahteen pääperiaatteeseen: forward error correction (FEC), jossa virheet korjataan lisätyn redundanssin avulla, sekä ARQ, jossa virheellinen lähetys pyydetään uudelleen. Eri sovellukset valitsevat koodausmenetelmän toleranssin, viiveen ja laskennallisten kustannusten mukaan.

Suosittuja koodityyppejä ovat pariteetti- ja tarkistekoodit sekä virheenkorjauskoodeja kuten Hamming, Reed-Solomon ja LDPC. Hamming-koodit korjaavat yksittäiset virheet; Reed-Solomon soveltuu usean symbolin virheisiin ja on yleinen tallennusalustoilla sekä QR-kodeissa. LDPC- ja polar-koodit ovat keskeisiä nykyaikaisessa langattomassa viestinnässä sekä suurten tiedostojen siirrossa ja tallennuksessa.

Sovelluskohteita ovat ECC-muistit, tallennusjärjestelmät (RAID, optiset levyt) sekä langaton ja kaapeliyhteys, kuten 4G/5G. Virheenkorjaus vähentää uudelleenlähettämistarvetta ja parantaa käytettävyyttä. Teorian taustalla on kooditeoria, jonka perusta löytyy Shannonin ja Hammingin töistä 1940–1950-luvuilta ja joka johti lukemattomiin standardeihin.