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Definitionen Was ist das Reed-Solomon-Verfahren?

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Das Reed-Solomon-Verfahren beschreibt einen Kodierungsprozess. Dieser gestattet es, beim Senden und Empfangen digitaler Daten Fehlerkorrekturen vorzunehmen. Hierfür kommen kleine Codeblöcke zum Einsatz, die symbolorientiert arbeiten.

Reed-Solomon-Verfahren: Kodierungssystem für Fehlerkorrekturen
Reed-Solomon-Verfahren: Kodierungssystem für Fehlerkorrekturen
(© aga7ta – stock.adobe.com)

Das Reed-Solomon-Verfahren geht auf seine Namensgeber Irving S. Reed und Gustave Solomon zurück. Diese entwickelten 1960 für das US-amerikanische Verteidigungsministerium eine neue Code-Klasse. Es handelte sich um zyklische Blockcodes, die im Rahmen der Kanalkodierung zum Einsatz kommen sollten. Ihre zugedachte Aufgabe war die Vorwärtskorrektur von Übertragungs- und Speicherfehlern. Die RS-Codes sollten also Fehler eigenständig erkennen und beseitigen. Ursprünglich fehlte jedoch ein angemessenes Dekodierungsverfahren. Dieses wurde jedoch in den 1970er Jahren entwickelt. Inzwischen ist das Reed-Solomon-Verfahren deshalb weit verbreitet.

Einfach verständlich erklärt: So funktioniert das Reed-Solomon-Verfahren

RS-Codes sind Symbolblöcke, die zumeist aus 8 Bit (binäre Informationseinheit) bestehen. Sie können sich mit eingehenden Signalen verketten, wenn sie feststellen, dass diesen Informationen fehlen. Als Metapher: Eine Person möchte an einer Schulung teilnehmen und muss dafür eigene Materialien mitbringen. Vor dem Raum fragt eine andere Person, ob alle Unterlagen vollständig sind. Fehlt etwas, sorgt die andere Person für Ersatz. Die neuen Unterlagen sind aber kein 100-prozentiger Ersatz, weil die andere Person nicht wissen kann, welche Art von Materialien jeder Teilnehmer mitbringen sollte. Die Situation wird besser, aber nicht perfekt.

Das Reed-Solomon-Verfahren kommt deshalb häufig für Burst-Fehler zum Einsatz. Dabei sind Bits „gekippt“ oder beschädigt und sorgen für einen fehlerhaften Datenstrom. Eine zerkratzte Blue-Ray ist ein typisches Beispiel hierfür. Manche Signale verlieren zudem einfach zu viele Informationen im Rahmen einer Übertragung – und benötigen deshalb Verstärkung. Das Reed-Solomon-Verfahren kann DVB-Standard-TV-Signale beispielsweise um mehr als sechs Zehnerpotenzen verbessern.

Klassische Einsatzbereiche für das Reed-Solomon-Verfahren sind

  • Audio-Datenträger (z.B. CDs)
  • Mobilfunk
  • Datenspeicherung nach dem PAR2-Format
  • zweidimensionale Barcodes wie QR-Codes
  • Raumfahrt (1985 Voyager 2, 1989 Galileo).

Inzwischen sind die sogenannten Low-Density-Parity-Check-Codes (LDPC) und Turbo-Codes (TPC) jedoch so gut geworden, dass Sie die RS-Codes vielfach ersetzen.

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