1 信道容量定义
1.1 信道容量:信道中平均每个符号所能传递的最大互信息量$I(X;Y)$
$C=\mathop{max}\limits_{p(x)}{I(X;Y)}$
单位:bit /符号
1.2 单位时间t内信道容量:$C_t=\frac{C}{t}$
单位:bit/s
1.3 最佳输入概率$p(x)$分布时,传输的信息能达到信道容量
1.4 信道容量反映信道特性,表示信道传送信息的最大能力,是信道传输概率的函数,不同的转移概率对应不同的信道
2 信道编码定理
传送的信息量$R <$信道容量$C$,可以通过编码方法将全部信息几乎无差错传递到接收端,否则有信息损失
正定理:只要信息传输率R小于信道容量C, 总存在一种信道码(及解码器),可用所要求的任意小的差错概率实现可靠通信
逆定理:信道容量C是可靠通信系统信息传输率R的上边界。如果R > C,就不可能有任何一种编码能使差错概率任意小
3 香农信息论的三大定理
- 第一极限定理:无失真信源编码定理
- 第二极限定理:信道编码定理(离散、连续信道)
- 第三极限定理:限失真信源编码定理
3. 1 离散信源的无失真信源编码定理
必存在一种编码方式,使得编码后的平均码长任意接近符号熵【方法:使概率与码长匹配】
3.2 离散或连续信源的限失真信源编码定理
离散无记忆信源X的信息率失真函数为$R(D)$
当信息率$R>R(D)$,只要信源序列长度L足够长,一定存在一种编码方法,其译码失真小于或等于$D+\varepsilon$,$\varepsilon$为任意小的正数;
反之,若$R<R(D)$,则无论采用什么样的编码方法,其译码失真必大于$D$。
4 信道参数时变性影响信道容量性质
4.1 信道参数固定→信道容量固定
4.2 信道参数随时间变化→信道容量随信道参数变化而变化
此时用平均信道容量(遍历信道容量)衡量整体性能
中断信道容量:满足传输要求的信道容量下界
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