[理學]第1章緒論(2)(編輯修改稿)
2025-02-10 17:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 信息歸宿之意，亦即收信者或用戶，是信息傳送的終點或目的地。 ? 信道： 傳輸信息的 物理媒介 26 信源編碼器與譯碼器 ? 信源編碼器的作用 – 是把信源發(fā)出的消息變換成由二進制碼元(或多進制碼元 )組成的代碼組 ,這種代碼組就是基帶信號； – 同時通過信源編碼可以壓縮信源的冗余度 ,以提高通信系統(tǒng)傳輸消息的效率。 ? 信源編碼器分為兩類 – 一類是 無失真 信源編碼 ,適用于離散信源或數(shù)字信號； – 另一類是 限失真 信源編碼 ,用于連續(xù)信源或模擬信號 ,如語音、圖像等信號的數(shù)字處理 27 信源編碼器與譯碼器 ? 信源編碼器的主要指標 – 是它的編碼效率，即理論上能達到的碼率與實際達到的碼率之比。 – 一般來說，效率越高，編譯碼器的代價也將越大。 ? 信源譯碼器的作用 – 是把信道譯碼器輸出的代碼組變換成信宿所需要的消息形式，它的作用相當于信源編碼器的逆過程。 28 信道編碼器與譯碼器 ? 信道編碼 – 主要作用是提高信息傳送的 可靠性 。 ? 信道編碼器的作用 – 在信源編碼器輸出的代碼組上有目的地增加一些監(jiān)督碼元 ,使之具有檢錯或糾錯的能力 ? 信道編碼的主要方法 – 增大碼率或頻帶 ,即增大所需的信道容量。這恰與信源編碼相反。 ? 信道譯碼器的作用 – 具有檢錯或糾錯的功能 ,它能將落在其檢錯或糾錯范圍內(nèi)的錯傳碼元檢出或糾正 ,以提高傳輸消息的可靠性。 29 加密編碼研究的內(nèi)容 ? 如何隱蔽消息中的信息內(nèi)容 ,使它在傳輸過程中不被竊聽 .提高通信系統(tǒng)的 安全性 ； – 將明文變換成密文 ,通常不需要增大信道容量 ,例如在二進碼信息流上疊加一密鑰流； – 但也有些密碼要求占用較大的信道容量。 30 ? 問題： 能否將三種碼 (信源編碼、信道編碼和密碼 ) 合成一種碼進行編譯？ – 提高有效性必須去掉信源符號中的冗余部分 ,此時信道誤碼會使接收端不能恢復原來的信息 ,也就是必須相應提高傳送的可靠性 ,不然會使通信質(zhì)量下降； – 反之 ,為了可靠而采用信道編碼 ,往往需擴大碼率 ,也就降低了有效性。安全性也有類似情況 – 編成密碼 ,有時需擴展碼位 ,這樣就降低有效性；有時也會因失真而使授權(quán)用戶無法獲得信息 ,必須重發(fā)而降低有效性 ,或丟失信息而降低可靠性。 31 ? 從理論方面來說，若能把三種碼合并成一種碼來編譯，即同時考慮 有效、可靠和安全 ，可使編譯碼器更理想化，在經(jīng)濟上可能也更優(yōu)越。 ? 這種三碼合一的設(shè)想是當前眾所關(guān)心的課題，但因理論上和技術(shù)上的復雜性，要取得有用的結(jié)果，還是相當困難。 32 信息論研究的內(nèi)容 ? 通信的統(tǒng)計理論研究 – 主要研究利用統(tǒng)計數(shù)學工具分析信息和信息傳輸?shù)慕y(tǒng)計規(guī)律。 – 其具體內(nèi)容有： ?信息的測度； ?信息速率與熵； ?信道傳輸能力 —信道容量。 33 信息論研究的內(nèi)容 ? 信源的統(tǒng)計特性 主要包括 – 文字 (如漢字 )、字母 (如英文 )的統(tǒng)計特性； – 語音的參數(shù)分析和統(tǒng)計特性； – 圖片及活動圖像 (電視 )的統(tǒng)計特性； – 其他信源的統(tǒng)計特性。 34 信息論研究的內(nèi)容 ? 編碼理論與技術(shù)的研究 – 有效性編碼 ： ? 提高信息傳輸?shù)挠行剩饕槍π旁吹慕y(tǒng)計特性進行編碼，也稱 信源編碼 。 – 抗干擾編碼 ： ? 提高信息傳輸?shù)目煽啃裕饕槍π诺赖慕y(tǒng)計特性進行編碼；也稱 信道編碼 。 35 信息論研究的內(nèi)容 ? 提高信息傳輸效率的研究 – 功率的節(jié)約； – 頻帶的壓縮； – 傳輸時間的縮短，即快速傳輸問題。 ? 抗干擾理論與技術(shù)的研究 – 各種調(diào)制式的抗干擾性； – 理想接收機的實現(xiàn) ? 噪聲中信號檢測理論與技術(shù)的研究 – 信號檢測的最佳準則； – 信號最佳檢測的實現(xiàn)。 36 信息論的形成和發(fā)展 37 Claude Shannon (19162021) ? ―通信的基本問題就是在一點重新準確地或近似地再現(xiàn)另一點所選擇的消息 ” 。這是數(shù)學家香農(nóng) (Claude )在他的驚世之著 《 通信的數(shù)學理論 》中的一句銘言。 ? 香農(nóng) 應用數(shù)理統(tǒng)計的方法來研究通信系統(tǒng)，從而創(chuàng)立了影響深遠的信息論。 ? 香農(nóng)因此成為信息論的 奠基人 38 ? 香農(nóng)， 1816年生于美國密執(zhí)安州的加洛德。在大學中他就表現(xiàn)出了對數(shù)理問題的高度敏感。他的碩士論文就是關(guān)于布爾代數(shù)在邏輯開關(guān)理論中的應用。后來 ,他就職于貝爾電話研究所 ,在這個世界上最大的通信公司 (美國電話電報公司 )的研究基地里 ,他受著前輩的工作的啟示 ,其中最具代表性的是 《 貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志 》 上所披露的 奈奎斯特 的《 影響電報速率的一些因素 》 和 哈特萊 的 《 信息的傳輸 》 。正是他們最早研究了 通信系統(tǒng)的
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