Was ist Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)?

Ein Verfahren, bei dem der Sender die Daten mit einem Fehlerkorrekturcode mit zusätzlichen redundanten Bits überträgt und Fehler allein beim Empfänger korrigiert werden. Abkürzung für Forward Error Correction. Da der Empfänger keine erneute Übertragung anfordert, wird sie für Rundfunk ohne Rückkanal, für Satelliten- und Weltraumkommunikation mit langen Umlaufzeiten und auf Hochgeschwindigkeitsverbindungen eingesetzt, die keine Verzögerung dulden. Typische Codes sind Hamming-Codes, BCH-Codes, Reed-Solomon-Codes und LDPC-Codes. Im Vergleich zu ARQ (automatische Wiederholungsanfrage), das Fehler erkennt und die Daten erneut senden lässt, kostet sie stets Übertragungseffizienz für die redundanten Bits, ihre Verzögerung ist aber konstant. Sie wird auch auf schnellen seriellen Verbindungen wie PCI Express 6.0 eingesetzt, das PAM4 verwendet.

Japanische Bezeichnung: 前方誤り訂正(FEC)

„Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)“ kommt in 2 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Grundlagen der Informationstheorie und Kodierung, Schnittstellen und Busstandards.

Fachgebiet: Grundlagen der Informationstheorie und Kodierung

Jetzt üben: Fragen zu Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)

Welche Aussage über ARQ (automatische Wiederholungsanfrage) und FEC (Vorwärtsfehlerkorrektur) als Verfahren zum Umgang mit Fehlern in der Kommunikation ist richtig?

  1. AARQ korrigiert Fehler allein beim Empfänger und benötigt daher keinen Rückkanal zum Sender
  2. BFEC fordert beim Erkennen eines Fehlers eine erneute Übertragung an, daher wird die Verzögerung bei vielen Fehlern leicht groß
  3. CFEC korrigiert Fehler mithilfe redundanter Bits beim Empfänger und eignet sich daher auch für Rundfunk in nur einer Richtung
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. FEC korrigiert Fehler mithilfe redundanter Bits beim Empfänger und eignet sich daher auch für Rundfunk in nur einer Richtung

ARQ erkennt Fehler etwa mit einer CRC, meldet dem Sender, dass etwas nicht angekommen ist, und lässt es erneut senden; es benötigt einen Rückkanal und verzögert sich um die Wiederholungen. FEC sendet die Daten mit zusätzlichen redundanten Bits und korrigiert Fehler allein beim Empfänger; es eignet sich daher für Rundfunk in nur einer Richtung, für die Kommunikation mit dem Weltraum, bei der Hin- und Rückweg lange dauern, und für Verbindungen, die keine Verzögerung dulden. In der Praxis ist auch die Kombination verbreitet, bei der FEC die meisten Fehler korrigiert und die verbleibenden per ARQ erneut gesendet werden.

Warum wird bei Verwendung von PAM4 die Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) im Vergleich zu NRZ wichtiger?

  1. AWeil sich bei PAM4 der Takt nicht zurückgewinnen lässt, sodass bei jedem Mal Fehler auftreten
  2. BWeil 4 Stufen in dieselbe Amplitude gelegt werden, der Abstand zwischen den Stufen auf etwa 1/3 sinkt und Bits durch Rauschen leichter falsch bestimmt werden
  3. CWeil das PAM4-Signal verschlüsselt ist und Entschlüsselungsfehler korrigiert werden müssen
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: B. Weil 4 Stufen in dieselbe Amplitude gelegt werden, der Abstand zwischen den Stufen auf etwa 1/3 sinkt und Bits durch Rauschen leichter falsch bestimmt werden

Bei gleichem Spannungshub hat das zweistufige NRZ zwischen 0 und 1 den vollen Hub als Abstand, beim vierstufigen PAM4 beträgt der Abstand zur benachbarten Stufe nur etwa 1/3. Die Rauschreserve sinkt um etwa 9,5 dB, sodass Bitfehler leichter auftreten. Bei PCI Express 6.0 wird daher ein leichter Fehlerkorrekturcode hinzugefügt, und kleine Fehler werden auf der Empfangsseite korrigiert, bevor die Daten verwendet werden.

„Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC)“ (2)

  1. Welche Aussage über ARQ (automatische Wiederholungsanfrage) und FEC (Vorwärtsfehlerkorrektur) als Verfahren zum Umgang mit Fehlern in der Kommunikation ist richtig?
  2. Warum wird bei Verwendung von PAM4 die Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) im Vergleich zu NRZ wichtiger?

Verwandte Begriffe

PAM4 NRZ (Non-Return-to-Zero) PCI Express ECC (Fehlerkorrekturcode) Binärer symmetrischer Kanal Hamming-Abstand Hamming-Code Huffman-Kodierung Informationsentropie Informationsgehalt

Zur Glossarübersicht