栗原研究室

研究室公開　研究テーマ「情報通信ネットワークと符号化技術」

符号化とは

符号化とは

  • 符号化とは，デジタル伝送・記憶システムなどにおいて使われる技術です。
  • データをデジタル化して伝送したり，記録する場合，雑音や盗聴などを想定した 通信路を仮定し， それらからデータを保護する技術が符号化です。
  • 下記のように、目的にしたがって，主に3種類の符号化があります。 効率性を目的とする情報源符号化，安全性を目的とする暗号化， 信頼性を目的とする通信路符号化。

符号化の例

符号化の例（QRコード）

  • 符号化は，効率性 と 信頼性 を目的に利用しますが，両方の性能を同時に向上することは難しいことが分かっています。
  • QRコードも符号化の例です。そこで，効率性と信頼性のトレードオフの関係を上記の2種類のQRコードで説明します。
  • 2種類のQRコードの違いについて。 記録データの量は，上方のQRコードの方が多く性能がよいが， 汚損に対する耐性は，下方のQRコードの方が広い面積に対する耐性があり性能がよい。
  • どちらのQRコードの方がよいという訳ではなく，何に利用するかにより，使い分ける。

分散符号化

分散符号化（「信頼性」と「効率性」について）

  1. キーワードは「符号化」です．
  2. 上記に示した符号化の一例を説明します． ここでは、例えば、デジタルデータでシンボル列のように扱うデータAとデータBを保存する場合を考えましょう．
  3. 目的は、信頼性と効率性を考慮したデータ保存です。
  4. はじめに， 上記スライドのシンプルな例（符号化1）では、データをコピーして分散保存することで、どれか1台のハードディスク（HD）が故障しても、元のデータAとBを復元できます。つまり、1台までのHDの故障に対する信頼性を保証しています。しかし、4台のHDが必要になります．
  5. 次に，スライドを変えて下記スライドの効率性UPの例（符号化2）では、A+B という算術計算をし、そのデータを保存することで、どれか1台のHDが故障しても、元のデータAとBを復元できます。この際、3台のHDで実現することができています．符号化1と比較して、同じ信頼性を保証しながら，1台分のHDを節約できています（効率性UP）．
  6. 上記の「A+B」という足し算の算術演算が「符号化」という手続きになります。
  7. さらに、信頼性UP（符号化3）では，4台のHDを利用できるならば、どれか2台のHDが故障しても，元のデータAとBを復元できます．符号化1と比較して，同じ台数のHDを使用しますが，故障台数が1台分増え，故障に対する信頼性が向上しています（信頼性UP）．
  8. 以上が「符号化」のシンプルな例のひとつになります．
  9. 最後に、符号化1, 2, 3のいずれもそれぞれの長所をもつ符号化です．何を目的に利用や運用するかで、それぞれの長所を利用することができます．

研究テーマ内容

過去の研究テーマ内容の紹介

その他

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