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Fehlerbeschreibung

Eine Fehlerbeschreibung für eine Übertragungsstrecke liefert eine statistische Darstellung für das Auftreten von falschen Werten bei der Übertragung von Daten. Das einfachste Modell geht von einer unabhängigen Fehlerwahrscheinlichkeit aus, d.h. die Wahrscheinlichkeit, dass beim nächsten Bit ein Fehler auftritt, ist unabhängig von der 'Vorgeschichte', d.h. dem Zeitpunkt des Auftretens des letzten Fehlers. Dieses ist insofern ein realistisches Modell, als zumindest zufällige Fehler (und nicht gerade Fehlerbursts) nur einzeln auftreten; außerdem kann ein erkanntes Bit zwar verfälscht sein, aber dennoch den richtigen Wert liefern, so dass selbst in Fehlerbündeln (d.h. es wird ein zufälliger Wert gemessen) im Mittel jedes zweite Bit den richtigen Wert haben dürfte.

Möchte man aufwendigere Modelle betrachten, so lässt sich im Prinzip die Vorgeschichte durch ein Markov-Modell berücksichtigen; hier wird einer auftretenden Fehlerfolge ein Zustand zugeordnet, den das System betritt, sobald ein Fehler vorliegt. Entsprechend kann es Zustände für zwei, drei oder mehr Fehler in Folge geben. Ein solches System kann dann mit bekannten Verfahren analysiert werden, und man erhält Wahrscheinlichkeiten für bestimmte Ereignisse, z.B. dass eine bestimmte Anzahl von Fehlern in Reihe auftritt.

Beispiel

Das Auftreten von n Fehlern in Folge werde sich im Zustand n gemerkt; treten keine Fehler auf, so ist das System im Zustand 0. Sei p die (unabhängige) Fehlerwahrscheinlichkeit, so geht das System mit der Wahrscheinlichkeit p vom Zustand n in den Zustand n+1 über. Mit der Wahrscheinlichkeit (1-p) geht es in den Zustand n-1.

FEHLER-BEISPIEL-1.WMF (6798 Byte)

Dieses Modell lässt sich analytisch auswerten. Es folgt, dass sich die Wahrscheinlichkeit zn, im Zustand n zu sein, berechnet zu:

zn = p·zn-1 = pn·z0 = pn·(1-p)

Es lässt sich auch eine größere Anzahl von Bits einbeziehen, indem stets die Anzahl der Fehler in den letzten N Bits betrachtet wird. Allerdings handelt es sich dann nicht mehr um einen gedächtnislosen Prozess, so dass die obige Analysetechnik nicht mehr ausreicht.

Wie diese Beispiele zeigen, sind solche Untersuchungen sehr kompliziert und meist wegen der sehr geringen Fehlerwahrscheinlichkeit in der Größenordnung von 10-8 oder besser auch nicht sehr aussagekräftig. Denn die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Fehler in Reihe auftreten, liegt dann häufig in der Größenordnung des Quadrats dieser Werte (10-16) und ist daher für praktische Überlegungen verschwindend gering. Darüber hinaus wird ein beeinflusstes Bit nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit einen falschen Wert liefern, da entweder die Energie der Beeinflussung innerhalb eines Fehlerbursts für einige Bits zu gering ist, oder die Beeinflussung den tatsächlichen Wert des Bits verstärkt. Aus diesen Gründen werden meist einfache Fehlermodelle mit unabhängigen Fehlerereignissen verwendet, welche für praktische Probleme hinreichend gute Aussagen liefern.