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基礎理論

通信路容量C=3 Mbps、情報源レート R=2 Mbps のとき、シャノンの通信路符号化定理から言えることとして正しいものはどれか。

ア.R<Cなので、誤り率を限りなく0に近づける符号化が理論上可能である。正解
イ.R<Cでも、現実の通信では誤り率は必ず正の値をもつ。
ウ.R<Cなので、圧縮なしに全情報を確実に伝送できる。
エ.符号化定理は連続信号のみに適用され、離散情報源には使えない。

解説

シャノンの定理は「この川なら理論上詰まらずに荷物を運べる」という保証書。実装方法は教えてくれないが「可能か不可能か」の天気予報は完璧。

なぜ ア が正解か

アが正解。シャノンの通信路符号化定理は「情報源レートRが通信路容量Cを下回る(R<C)ならば、誤り確率を任意に小さくできる符号化が存在する」ことを保証する。R=2<C=3なので条件を満たし、理論上誤り率ゼロに近づけられる。

なぜ イ は間違いか

定理は「可能性」の保証であり、現実の限界を述べるものではない。適切な符号(ターボ符号・LDPC符号等)を使えば誤り率は理論限界まで下げられる。

なぜ ウ は間違いか

「圧縮なしに」は誤り。定理は「適切な符号化を施せば」という前提。無符号化で誤りゼロになるとは言っていない。

なぜ エ は間違いか

定理は離散情報源・連続情報源の両方に適用可能(連続版はAWGNチャネル容量 C=Blog₂(1+S/N) として表現)。

出典: AI生成問題(学習用)