Vorwärtsfehlerkorrektur (englisch Forward Error Correction, kurz FEC) ist eine Technik der Kanalcodierung, bei der der Sender den Daten so viel Redundanz hinzufügt, dass der Empfänger Übertragungsfehler selbst korrigieren kann – ohne Rückkanal und ohne erneutes Senden.
FEC im Gegensatz zu ARQ
Bei ARQ-Verfahren (Automatic Repeat reQuest) wie Go-Back-N meldet der Empfänger einen Fehler zurück und der Sender wiederholt die Daten. FEC kommt dagegen ohne Rückkanal aus und ist damit ideal für Einweg- und Broadcast-Verbindungen: Satelliten-TV, Rundfunk, Datenspeicher und Raumfahrt funken nicht zurück. Auch bei bidirektionalen Funknetzen (WLAN, 5G) spart FEC Wiederholungen und damit Latenz – Wiederholungen gibt es nur noch, wenn die Korrekturmöglichkeit erschöpft ist.
So funktioniert FEC
Der Sender berechnet aus den Nutzdaten zusätzliche Prüfbits und sendet beide. Der Empfänger erkennt anhand der Prüfbits, welches Bit verfälscht wurde, und korrigiert es. Entscheidend ist die Hamming-Distanz: Je weiter gültige Codewörter auseinanderliegen, desto mehr Fehler sind korrigierbar. Bekannte FEC-Codes sind Reed-Solomon (CD, DVD, QR-Code, Satelliten), Faltungscodes mit Viterbi-Decoder sowie die modernen Turbo-Codes, LDPC-Codes und Polar-Codes.
Codiergewinn und Verschachtelung
Der Codiergewinn beschreibt, wie viel Sendeleistung FEC einspart: Ein guter Code erreicht dieselbe Fehlerrate wie ein uncodiertes System bei deutlich geringerer Leistung – wichtig für Satelliten und Mobilfunk. Gegen Bündelfehler (etwa durch Störpulse oder Kratzer) werden die Daten zusätzlich verschachtelt (Interleaving): Die Fehler werden über mehrere Codewörter verteilt, sodass jedes einzelne nur wenige Fehler enthält, die es korrigieren kann.
Wo FEC steckt
- Satelliten-TV (DVB-S/DVB-S2): Die Phasenumtastung-Modulation (QPSK/8-PSK) wird mit Faltungscodes beziehungsweise LDPC-Codes kombiniert.
- Datenträger: CDs korrigieren mit Reed-Solomon (CIRC) sogar Kratzer, QR-Codes bleiben trotz Verschmutzung lesbar.
- Mobilfunk und WLAN: 4G nutzt Turbo-Codes, 5G LDPC- und Polar-Codes, WLAN ab 802.11n LDPC.
- Mehrträgerfunk: Bei OFDM rekonstruiert FEC die Daten einzelner gestörter Unterträger.
Verwandte Grundlagen: Kanalcodierung, Go-Back-N, Puls-Code-Modulation.