2026年9月30日水曜日

通信では、情報の信頼性を高めるための、符号の、ような物が、あるんでしたっけ?

通信では、情報の信頼性を高めるための、符号の、ような物が、あるんでしたっけ?、雑学や業界話を、交えながら解説して下さい😊、

ありますよ😊

通信の世界では、**「誤り検出符号」と「誤り訂正符号(Error Correcting Code, ECC)」**という技術が、まさに情報の信頼性を高めるために使われています。

「データは必ずどこかで壊れるもの」という前提で設計されているのが、通信業界の面白いところです。


① パリティビット(最も基本)

例えば

1011001

という7ビットのデータがあるとします。

最後に

10110010

のように1ビット追加して、

  • 1の数が偶数になるようにする
  • または奇数になるようにする

という方法があります。

これをパリティビットといいます。

もし1ビットだけ壊れれば

10110000

のようになり、

「あれ?偶数じゃない!」

と気付けます。

ただし

  • どこが壊れたか
  • 2ビット同時に壊れた

などは分かりません。


② CRC(通信業界の超定番)

こちらは非常に有名です。

CRC(Cyclic Redundancy Check)

Wi-Fi Ethernet USB SDカード ZIPファイル

など、あらゆる場所で使われています。

通信すると

データ
+
CRC

を送ります。

受信側でも同じ計算をすると

一致

ならOK

違う

なら

「通信中に壊れた!」

と分かります。


業界話①

エンジニアは

CRCエラーが出てる

と言われると

「あー、ケーブルかな?」 「ノイズかな?」 「コネクタ接触不良かな?」

とまず物理層を疑います(笑)。


③ ハミング符号

ここから少し賢くなります。

ハミング符号は

壊れた場所まで特定できます。

例えば

1010011

が

1010111

になっても

「5番目が壊れた!」

と分かるので

自動修正

できます。

これを

誤り訂正

と言います。


雑学

ハミング符号は1940年代に考案されました。

当時のコンピュータは真空管でできていて、毎日のようにビットが壊れていました。

考案者は

「毎回止めて手で直すなんて非効率だ!」

と思い、自動で直す方法を考えたそうです。


④ リード・ソロモン符号

これは

CD DVD QRコード

などで大活躍しています。

例えばCDは傷が付いても

♪♪♪♪

と普通に再生できます。

実は

かなりの量のデータが失われても

数学的に復元しています。


業界話②

昔、

「CDにマジックで色を塗ると音が良くなる」

というオーディオ都市伝説がありました(笑)。

実際にはCDはリード・ソロモン符号のおかげで多少の傷なら復元できるので、「多少の傷では音飛びしない」のはこの技術の恩恵です。


⑤ LDPC符号

これは現代のスターです。

使われているものは

  • 5G
  • Wi-Fi 6
  • Wi-Fi 7
  • 衛星通信
  • SSD

など。

昔の符号より

「少ない追加データで、高い訂正能力」

があります。


業界話③

通信業界では

「帯域(通信容量)はお金」

です。

余計なデータをたくさん付けると

通信速度が落ちます。

だから

「できるだけ少ない冗長データで、できるだけ多く直したい」

という研究が何十年も続いています。


⑥ ターボ符号

2000年代前半の携帯電話では

ターボ符号が革命でした。

「理論限界に近い性能」

と言われ、

3G時代を支えました。

現在は多くの用途でLDPCなどに置き換わりましたが、宇宙通信など一部では今も重要です。


身近な例

実は皆さん毎日使っています。

📶 Wi-Fi → CRC + LDPC

📱 5G → LDPCや用途に応じた他の誤り訂正技術

💾 SSD → 強力なECC

💿 CD → リード・ソロモン

📷 QRコード → リード・ソロモン


面白い業界あるある

通信エンジニアの間では、

「100%正しい通信なんて存在しない。だから、壊れる前提で設計する。」

という考え方が当たり前です。

実際、宇宙から飛んでくる宇宙線や電気的ノイズ、ケーブルの劣化などでビット反転は避けられません。そのため、「壊れないようにする」よりも、「壊れても見つけて、できれば直せるようにする」ことが重要になります。


さらに面白い雑学

シャノンの情報理論では、「ある条件までは、適切な符号化によってほぼ誤りなく通信できる」ということが数学的に示されています。この「シャノン限界」にどこまで近づけるかが、通信技術者たちの長年の挑戦でした。LDPC符号やターボ符号は、その限界にかなり近い性能を実現したため、発表当時は「理論が現実になった」と大きな話題になりました。

通信の世界は、「データを速く送る技術」と同じくらい、「壊れたデータを見抜き、必要なら自動で直す技術」が重要で、その縁の下の力持ちがこれらの誤り検出・誤り訂正符号なのです。

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