文章目录
- 香农第一定理 (可变长无失真信源编码定理)
- 2.香农第二定理(有噪信道编码定理)
- 3.香农第三定理(保失真标准下的失真信源编码定理)
- 4、总结
??:可变长无失真信源编码定理。使用无失真最佳信源编码可以使每个信源符号的编码位数尽可能小,但其极限是原始信源的熵。如果超过这个极限,就不可能实现无失真翻译。
??:噪声信道编码定理。当信道信息传输率不超过信道容量时,可以通过适当的信道编码方法实现任何高传输可靠性,但如果信息传输率超过信道容量,就不可能实现可靠的传输。
??:信源编码定理在保真度标准下,或损坏信源编码定理。只要代码长度足够长,总能找到信源编码,使编码后的信息传输率略大于失真函数,代码的平均失真度不大于给定的允许失真度,即 D’ <= D。
香农第一定理 (可变长无失真信源编码定理)
??离散无记忆信源X包含N个符号{x1,x2,…,xi,…,xN},如果信源发出K重符号序列,信源可以发出 N^ k 第一个是不同的符号序列消息 j 出现符号序列消息的概率是 PKj,信源编码后获得的二进制代码组长度为 Bj,代码组的平均长度B为 B=PK1B1 PK2B2 … PKN^ k BN^k。 ??当 K 趋于无限大,B 和信息量 H(X) 关系是 B/K = H(X) (K接近无穷)。
??信源编码定理表明,数据不可能压缩到代码率(每个符号的平均比例)小于信源的香农熵,不满意的几乎可以肯定,信息将丢失。但是,代码率可以任意接近香农熵,损失的可能性很小。
??香农第一定理的意义:将原始信源符号转换为新的代码符号,使代码符号尽可能服从等级分布,使每个代码符号携带的信息量最大化,然后使用尽可能少的代码符号传输信源信息。
2.香农第二定理(有噪信道编码定理)
??噪声信道编码定理。当信道信息传输率不超过信道容量时,可以通过适当的信道编码方法实现任何高传输可靠性,但如果信息传输率超过信道容量,就不可能实现可靠的传输。 ??设某信道有 r 输入符号,s 信道容量为输出符号 C,当信道的信息传输率 R < C,码长 N 当它足够长时,它总是可以集中在输入(包含r^ N找到长度为N的代码符号序列) M((M<=2^ (N(C-a))),a 代表M个等可能性的消息是任意小正数)的代码,构成一个代码和相应的解码规则,使信道输出端的最小平均错误解码概率 Pmin任意小。 ??公式:
??注:B信道带宽;S/N分贝通常用于信噪比(dB)表示。
3.香农第三定理(保失真标准下的失真信源编码定理)
??信源编码定理在保真标准下,或称为损坏信源编码定理。只要代码长度足够长,总能找到信源代码,使编码后的信息传输率略大于失真函数,代码平均失真度不大于给定的允许失真度,即 D’<=D。设 R(D) 对于任何允许平均失真度的信息率失真函数,都是一个离散的无记忆信源,并选择有限的失真函数 D>=和任何小的 a>0,以及任何足够长的码长N,一定有一种信源编码 W,码字数为 M <= EXP{N[R(D) a]},编码后代码的平均失真度 D’(W) <= D a。
4、总结
??,解决通信中信源的压缩问题,也是图像和视频压缩的基本定理。
??,解决通信中数据可以在特定信道中传输的最大值问题,即最大数据速率小于信道容量,这是通信中最活跃的问题之一,如4G或LTE广泛使用 MIMO(多输入多输出,或多天线)技术的理论本质是 DavidTse 该容量与天线数线性增加的关系。
??,解决了允许某些失真的信源编码问题,如jpeg图像编码,mp三音频编码,都是有损编码,都是在香农第三定理界下得到的。