
【計】 error correcting routine
錯誤校正程式(錯誤校正碼)是信息理論與計算機科學中用于檢測并修正數據傳輸或存儲過程中錯誤的系統化方法。該技術通過引入冗餘數據實現錯誤定位與修複,其核心原理可追溯至1948年克勞德·香農提出的通信數學理論模型。
根據牛津英語詞典定義,錯誤校正程式(Error Correction Code)指"通過算法生成校驗數據,在數字通信系統中自動識别并糾正信息偏差的編碼體系"。其實現方式主要包括:
在存儲介質應用中,NAND閃存采用BCH碼實現每512字節數據生成14位校驗碼,可将原始誤碼率從10^{-5}降低至10^{-15}。國際電信聯盟ITU-T G.975标準規定海底光纜系統必須配置級聯糾錯碼,确保跨洋數據傳輸的可靠性。
最新技術發展顯示,量子糾錯碼通過表面碼(Surface Code)結構已實現邏輯量子位的錯誤率低于物理量子位的突破,這項成果被收錄于2023年《自然》量子計算專題報告。工業應用中,5G NR标準采用極化碼(Polar Code)作為控制信道編碼方案,其糾錯性能在高斯信道下接近香農極限。
“錯誤校正程式”(Error Correction Code/Procedure)是一種用于檢測和糾正數據傳輸或存儲過程中出現的錯誤的技術或算法。它通過特定的編碼和冗餘機制,确保數據的完整性和可靠性,尤其在通信、存儲設備(如硬盤、光盤)和數字系統中廣泛應用。
冗餘編碼
在原始數據中添加冗餘信息(如校驗位、糾錯碼),接收方利用這些冗餘信息檢測并修正錯誤。例如,海明碼(Hamming Code)通過插入多個校驗位,定位并糾正單比特錯誤。
自動糾錯
采用前向糾錯(FEC, Forward Error Correction)技術,無需重傳即可直接修複錯誤。典型的應用包括裡德-所羅門碼(Reed-Solomon Code),常用于CD、QR碼和衛星通信。
海明碼的校驗位計算(以7位數據為例):
$$
begin{aligned}
p_1 &= d_1 oplus d_2 oplus d_4,
p_2 &= d_1 oplus d_3 oplus d_4,
p_3 &= d_2 oplus d_3 oplus d_4.
end{aligned}
$$
其中,$p$為校驗位,$d$為數據位,$oplus$表示異或運算。
通過這類程式,現代技術能夠在複雜環境中保持數據的準确性,是信息傳輸和存儲不可或缺的基石。
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