خاصية تصحيح الخطأ

تدقيق...خاصية تصحيح الخطأ (بالإنجليزية: Forward error correction) وتختصر إلى (FEC) وهي مصطلح في الاتصال عن بعد، ونظرية المعلومات، ونظرية التكويد هذه التقنية تستخدم للسيطرة على الأخطاء وإصلاحها أثناء نقل البيانات عبر قنوات إتصال غير موثوق بها أو صاخبة (noisy communication channels) ، حيث تُعد الفكرة الرئيسية لهذه الخاصية هي أن المُرسل يُشفر رسالته بطريقة التكرار بإستخدام رمز تصحيح الخطأ (ECC).
وقد كان لعالم الرياضيات الأمريكي ريتشارد هامينغ السَبق في هذا المجال في الأربعينيات، حيث اخترع أول رمزٍ لتصحيح الخطأ عام 1950: وهو رمز (7,4) هامينج «Hamming (7,4) code» ، ويتيح التكرار للمُستَلم أن يتعرف على الأخطاء المحدودة التي قد توجد في أي مكان في الرسالة، ويسمح أيضًا في أغلب الأوقات بتصحيح هذه الأخطاء دون إعادة الإرسال. كما تُمكّن خاصية تصحيح الخطأ المُستقبل من تصحيح الأخطاء دون الحاجة للجوء إلى قناة عكسية لطلب إعادة إرسال البيانات، ولكن بتكلفة عرض نطاق ترددي أعلى لقناة مُثبتة. ولذلك يتم تطبيق خاصية تصحيح الخطأ عندما تكون إعادة الإرسال مكلّفة أو مستحيلة مثل: خطوط الاتصال أحادية-الاتجاه، وعندما يكون البث لأكثر من مستلم في الإرسال المتعدد (multicast).  وتتم إضافة المعلومات الخاصة بخاصية تصحيح الخطأ إلى أجهزة التخزين الشامل لتسهيل استعادة البيانات التالفة، وتُستخدم بشكلٍ أوسع في أجهزة المودم.
ويتم تطبيق معالجة خاصية تصحيح الخطأ في المُستلم على تيار رقمي أو على إزالة التضمين التابعة لحامل مُعَدل رقميًا. وبالنسبة للأخير، تُعد خاصية تصحيح الخطأ جزءًا من المحول القياسي إلى الرقمي الأولي عند المُستقبل. ينفذ مفكك الرموز الذي يستخدم خوارزمية فيتربي (Viterbi decoder) خوارزمية سهلة الفهم لفك ترنيم البيانات الرقمية من على الإشارة القياسية التي أفسدها الضجيج. يستطيع العديد من واضعي رموز خاصية تصحيح الخطأ إظهار إشارة تدل على معدل الأخطاء الصغيرة (BER) والتي يمكن أن تستخدم كتغذية مرجعية موالِفة لإلكترونيات الاستلام القياسية.
يتم تحديد أقصى عدد من أخطاء الأجزاء المفقودة التي يمكن تصحيحها أثناء تصميم رمز خاصية تصحيح الخطأ، لذلك تختلف رموز خواص تصحيح الخطأ لتتناسب مع جميع الظروف.

تستخدم رموز خاصية تصحيح الخطأ المتصلة لتحسين الأداء

غالبًا ما يتم الجمع بين رموز القوالب الكلاسيكية (الجبرية) والرموز التحويلية في خطط ترميز متصلة، يقوم فيها الرمز التحويلي القصير ذو الطول الثابت ومفكك فيتربي، بأغلب الوظائف، ويتخلص فيها رمز القالب (عادةً ريد-سولومون) ذو الحجم الرمزي وطول القالب الأكبر، من أي أخطاء قام بها مفكك الرمز التحويلي. عملية واحدة لهذه العائلة من رموز تصحيح الخطأ يمكن أن تخلف معدلات أخطاء منخفضة جدًا، ولكن يُنصح بتكرار العملية في حالة الإرسال على المدى البعيد (مثل: عمق المسافة).
الرموز المتصلة مناسبة للتطبيق العملي في الأقمار الصناعية واتصالات المسافات البعيدة حيث استخدمت رحلة 2 هذه التقنية أول مرة عام 1986 أثناء الذهاب إلى كوكب أورانوس. استخدمت سفينة جاليليو (Galileo) الفضائية الرموز المتصلة وقامت بتكرار العملية لتقوم بتعويض معدلات الخطأ العالية جدًا بسبب ظروف انعدام الهواء.

مراجعة التكافؤ قليل الكثافة (LDPC)

تُعتبر رموزمراجعة التكافؤ قليل الكثافة (LDPC) مجموعة من رموز القوالب الخطية عالية الكفاءة المُعاد اكتشافها. فهذه الرموز تستطيع أن تؤدي أداءً قريبًا من أداء حدود شانون (Shannon limit) قدرة القناة (الحد الأقصى نظريًا) باستخدام مفهوم تفكيك الرموز بالقرار السهل، في زمن خطي معين مناسب لطول القالب. يعتمد التنفيذ العملي بشدة على استخدام النظائر.
كان روبرت جي جالاجر (Robert G. Gallager) هو أول من قدم رموز مراجعة التكافؤ قليل الكثافة كأطروحة في رسالة الدكتوراه عام 1960،
ولكن نظرًا للمجهود الكبير التي تتطلبه الأطروحة في مجال الحوسبة لتنفيذ مدخل الرموز ومفكك الرموز مقدمة رموز ريد-سولومون ،
فقد تم تجاهلها كثيرًا حتى فترة قريبة.
تُستخدم رموز مراجعة التكافؤ قليل الكثافة الآن في مستويات اتصال عالية السرعة كثيرة، مثل الجيل الثاني من الأقمار الصناعية للبث الرقمي للفيديو (DVB-S2) (بث رقمي للفيديو)، ووايماكس (المستوى IEEE 802.16e لاتصالات الموجات الكهرومغناطيسية القصيرة)، وشبكة اتصالات محلية لاسلكية عالية السرعة (LAN) (IEEE 802.11n)، و10GBase-T Ethernet (802.3an)، وG.hn/G.9960 (مستوى ITU-T للشبكة على خطوط القوة، خطوط التليفون، والكابل متحد المحور). خُصصت رموز مراجعة التكافؤ قليل الكثافة الأخرى لمعايير الاتصال اللاسلكية مثل الجيل الثالث من مشروع المشاركة (3GPP) (MBMS) (انظر رموز فاونتين (fountain codes)).

رموز توربو

ترميز توربو هو نظام فك رموز يستخدم خوارزمية القرار السهل بالتكرار ويجمع بين اثنين أو أكثر من الرموز التحويلية البسيطة نسبيًا ومُرتِب لإنتاج رمز قالب يستطيع العمل خلال عدد من وحدات الديسبل من حدود شانون. يماثل أداء ترميز تربو الآن أداء رموز مراجعة التكافؤ قليل الكثافة سابقًا.
تعد سي دي إم أي 2000 (TIA IS-2000) واحدة من أقدم التطبيقات التجارية لترميز توربو وهي تكنولوجيا الهواتف الرقمية المطورة بواسطة شركة كوالكوم والتي تبيعها شركات فيرايزون وايرلس، و Sprint Nextel، وشركات أخرى. يُستخدم أيضًا ترميز توربو لتطوير CDMA2000 1x بصفة خاصة في الدخول على شبكة الإنترنت، التطور الأمثل للبيانات (1xEV-DO) (TIA IS-856). مثلاً: 1x, EV-DO الذي طورته شركة كوالكوم، وتبيعه شركة فيرايزون وايرلس، وشركة Sprint Nextel ، وشركات أخرى (الاسم التجاري الذي تطلقه شركة Verizon على 1xEV-DO هو وصول النطاق العريض (Broadband Access)، واسم الاستهلاك والاسم التجاري الذي تطلقه شركة Sprint على 1xEV-DO هو رؤية القوة (Power Vision) وموبايل المدى الواسع (Mobile Broadband) )

الفك المحلي للرموز واختبارها

أحيانًا تستدعي الضرورة فك رموز وحدات المعلومات مفردة من الرسالة فقط، أو التحقق مما إذا كانت الإشارة المستلمة تمثل كلمة مشفرة، دون النظر إلى الإشارة كاملةً. ويكون ذلك مهمًا في ضبط تدفق، حيث تكون الكلمات المشفرة أكبر من إمكانية فكها بالسرعة المعتادة، وتتمثل الحاجة في وحدات بت صغيرة من الرسالة. أصبحت هذه الرموز أيضًا أداة مهمة في نظرية التعقيدات الحسابية، في تصميم احتمالية مراجعة البرهان.
يقصدبالرموز القابلة للفك محليا رموز تصحيح الخطأ التي يمكن أن يتم فيها اكتشاف وحدات المعلومات المفردة في الرسالة عن طريق النظر فقط إلى عدد صغير (ثابت تقريبًا) من مواقع الكلمة المشفرة، حتى بعد تلف بعض مواقع الكلمة المشفرة. الرموز القابلة للاختبار محليًاهي رموز تصحيح الخطأ التي يمكن فيها اكتشاف ما إذا كانت الإشارة قريبة من الكلمة المشفرة بالنظر إلى عدد صغير من مواقع الإشارة فقط.