復号手法
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復号手法(ふくごうしゅほう、: Decoding methods)は、符号理論における復号の手法であり、受信したメッセージを所定の符号符号語の並びに変換する手法である。本項目では、主な復号手法を解説する。これらの手法は2元対称通信路などの通信路上を転送されるメッセージの復号に使われる。
本項目における記号

以降の記述において、 C ⊂ F 2 n {\displaystyle C\subset \mathbb {F} _{2}^{n}} は長さ n {\displaystyle n} の符号、 x , y {\displaystyle x,y} は F 2 n {\displaystyle \mathbb {F} _{2}^{n}} の元、 d ( x , y ) {\displaystyle d(x,y)} は x , y {\displaystyle x,y} 間のハミング距離を表す。なお、 C {\displaystyle C} は線型符号とは限らない。
最適復号

メッセージ x ∈ F 2 n {\displaystyle x\in \mathbb {F} _{2}^{n}} を受信したとき、最適復号(Ideal Observer Decoding)では、 P ( y  sent ∣ x  received ) {\displaystyle \mathbb {P} (y{\mbox{ sent}}\mid x{\mbox{ received}})}

が最大となるような符号語 y ∈ C {\displaystyle y\in C} を選択する。すなわち、メッセージ x {\displaystyle x} の解釈として最適と考えられる符号語 y {\displaystyle y} を選択する。
復号における規定

各符号語の確率はユニークではない。受信メッセージの解釈として複数の符号語が同じ確率となる場合もある。その場合、送信側と受信側の間で復号に関する規定を定めておく。一般的な規定は次のどちらかである。
符号語の再送を要求する。

最も確率の高い符号語群から無作為に1つを選択する。

最尤復号

メッセージ x ∈ F 2 n {\displaystyle x\in \mathbb {F} _{2}^{n}} を受信したとき、最尤復号(Maximum Likelihood Decoding)では、 P ( x  received ∣ y  sent ) {\displaystyle \mathbb {P} (x{\mbox{ received}}\mid y{\mbox{ sent}})}

が最大となるような符号語 y ∈ C {\displaystyle y\in C} を選択する。すなわち、 x {\displaystyle x} を受信したときの条件付き確率の最も高い符号語 y {\displaystyle y} を選択する。なお、全ての符号語の出現確率が同じである場合、これは「最適復号」と等価である。 P ( x  received ∣ y  sent ) = P ( x  received , y  sent ) P ( y  sent ) = P ( y  sent ∣ x  received ) ⋅ P ( x  received ) P ( y  sent ) ∝ P ( y  sent ∣ x  received ) {\displaystyle {\begin{aligned}\mathbb {P} (x{\mbox{ received}}\mid y{\mbox{ sent}})&{}={\frac {\mathbb {P} (x{\mbox{ received}},y{\mbox{ sent}})}{\mathbb {P} (y{\mbox{ sent}})}}\\&{}=\mathbb {P} (y{\mbox{ sent}}\mid x{\mbox{ received}})\cdot {\frac {\mathbb {P} (x{\mbox{ received}})}{\mathbb {P} (y{\mbox{ sent}})}}\\&{}\propto \mathbb {P} (y{\mbox{ sent}}\mid x{\mbox{ received}})\end{aligned}}}

最終行では x  received {\displaystyle x{\mbox{ received}}} が固定されていることと、 P ( y  sent ) {\displaystyle \mathbb {P} (y{\mbox{ sent}})} が y  sent {\displaystyle y{\mbox{ sent}}} 依存性を持たないことを使っている。なお「最適復号」と同様、確率が同じ符号語がある場合の規定をしておく必要がある。
最小距離復号

メッセージ x ∈ F 2 n {\displaystyle x\in \mathbb {F} _{2}^{n}} を受信したとき、最小距離復号(Minimum Distance Decoding)ではハミング距離 d ( x , y ) = # { i : x i ≠ y i } {\displaystyle d(x,y)=\#\{i:x_{i}\not =y_{i}\}}

が最小となる符号語 y ∈ C {\displaystyle y\in C} を選択する。すなわち、なるべく x {\displaystyle x} に近い符号語 y {\displaystyle y} を選択する。


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