資訊理論第一章(期末複習)

2021-08-13 23:43:07 字數 2029 閱讀 9121

1,資訊理論是應用數學的乙個分支

還有電子工程,涉及到量化

的資訊。起源是夏農的一片**「a mathematical theory of communication 」

2。資訊理論的發展 訊號加工操作,比如資料壓縮,可靠的儲存和資料交流。

3.資訊是可以被測量的,就像密度和質量一樣,傳輸的符號對於接受者來說是不確定的

4.資訊理論的作用,訊號**的電源  訊號傳輸的資訊通道的頻寬或頻率範圍;

還有通道的雜訊,它會改變訊號

5.夏農的資訊理論還告訴工程師,在乙個理想的系統中,可以傳輸多少資訊。

6.shannon還在數學上詳細闡述了「資料壓縮」的原理,它認識到這句話的結尾「只有理解必須傳遞的資訊」才會顯示出來。

他展示了我們如何通過雜訊通道傳輸資訊,我們可以控制出錯率。

7.  資訊理論的重要性

(1)在很大程度上,多虧了夏農的洞察力,數字系統已經在通訊和資訊處理領域佔據了主導地位。 數據機 衛星通訊 資料儲存 無線通訊技術

(2)shannon激發了一種創造性的方法來壓縮位元(只提取「真實」資訊),將它們編碼以傳送到乙個通道上,並在以後或其他地方以任何期望的精確度來解釋它們。

(3)隨著夏農的洞察力,工程師和其他人繼續開發方法以最大化另一種通訊突破——電晶體的發明。

8  資訊理論的應用

交流   統計學的推論  自然語言處理(nlp)  密碼學  量子論計算   神經生物學

9 .數字通訊系統框架

10 密碼學

密碼的詳細操作由演算法控制,每個例項由乙個「鍵」控制

對稱加密 des  aes  公用一把私鑰

非對稱加密  rsa diffie-hellman  公鑰私鑰

11 信源編碼  =  資料壓縮

(1)刪除原始資訊源中自然發生的不受控制的冗餘

(2)為源輸出提供有效的表示

(3)頻寬利用率最大化

(4)提高資料傳輸速度

12 信源編碼的例項 jpeg編碼

原始資料,切分8*8畫素,再通過fdct變換,然後再量化,熵編碼,壓縮的影象

13  通道編碼

(1)格式化傳輸的資訊,增強其對噪音的免疫力。

(2)提供一種有效的方法來交換另一種通訊資源(例如,減少電能消耗的**頻寬。

通道編碼是通過將受控冗餘插入到傳輸資訊流中來實現的

任何額外的位元,如漢明碼,bch碼,reed - solomon碼,卷積碼,turbo碼,或

作為一種擴充套件的通道訊號集,如在trelliscoded調製的情況下。

14  通道編碼應用

漢明碼  crc碼 gsm  卷積碼

15  調製解調

將通道編碼器輸出轉換為模擬訊號,該訊號適用於通過雜訊通道進行有效傳輸。

•調製器的工作方式是將正弦載波的振幅、頻率或相移到通道編碼器輸出上。

振幅鍵控(ask)

頻移鍵控(fsk)

相移鍵控(psk)

16   通訊系統設計準則

(1)有效利用通道頻寬和傳輸訊號功率等通訊資源

(2)減少模擬通訊中的逼真度損失

(3)儘量減少數字通訊中出現錯誤的概率

(4)降低系統實現的複雜性(成本)

換句話說,乙個人必須在頻寬、權力、可靠性和複雜性之間找到平衡。

17  通道模型

——**通道

——同軸電纜

——光纖

——微波無線電頻道

——衛星頻道

從數學的角度來說,上面的大部分通道可以被建模為乙個過濾器加上附加的雜訊,如下所示。

18  簡單的通道模型的例子

r(t) = s(t)   *  h(t) + n(t)

假設濾波器是乙個具有脈衝響應h(t)的確定性線性定常濾波器。

進一步假設雜訊是乙個加性的高斯白雜訊(awgn)處理n(t)。

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