資訊理論day7 通道編碼定理

2021-09-29 18:07:20 字數 1183 閱讀 6036

前提:

信源符號集

通道編碼後得到碼字集

接收端接收到的碼字序列

通道的特性可以用通道轉移概率矩陣p(r/c)來表示。

其中,更為重要的是通道後驗概率矩陣p(c/r),第i行第j列的概率p(cj/ri)表示接收端接收到碼字ri時,傳送端送的是碼字cj的概率

解碼規則會對其解碼效能,即誤位元速率產生影響。具體數學上表示為:pe受通道轉移概率矩陣p(r/c)、傳送端碼字概率p( c )、解碼規則d( r )=c共同影響。因此,為了使出錯概率最小,需要採用不同的解碼規則。

若已知通道後驗概率矩陣p(c/r),最合理的解碼規則是對每個收到的ri,取相應的最可能傳送的碼字cj作為解碼輸出,即

cj=d(ri)=argmax(p(c1/ri)、c2/ri)、…、cm/ri))

即cj=d(ri)取後驗概率矩陣p(c/r)第i行的ri裡面,p(cj/ri)最大時的cj

又或者是轉移概率矩陣p(r/c)rj同一列最大的p(ci/rj)對應的ci

注:轉移概率p(r/c)與後驗概率p(c/r)的關係:

後驗概率p(c/r)=p( c ) p( r/c ) / p( r )

上乙個準則需要知道後驗概率矩陣p(c/r),而題目一般給的是p(r/c)。在傳送碼字等概和通道為離散無記憶對稱通道時,最佳的解碼通過最大似然解碼準則實現。

費諾不等式描述了收到碼字後依然存在的有關傳送碼字的不確定性(h(c/r))的上限,以及影響其大小的原因(pe)。

費諾不等式:(不確定性的上限)

h(c/r)≤pelog2(m-1)+h(pe)

其中,判決的不確定性

h(pe)=-pelog2-(1-pe)log2(1-pe)

給定容量為cn的離散無記憶通道,若編碼速率r1<cn,則r1是可達的。

其中,通道編碼速率r1=k/n。

每k位元資訊與對應的編碼輸出的乙個碼字的長度n。

歸一化通道容量cn=c/(rslog2m)

啟示:1)要資訊可靠地傳輸,要求滿足r1≤cn

2)編碼時,只要滿足r1≤cn,就可以通過某種方式同時增加資訊位k和碼字長度n,在保持r1不變的情況下,降低誤碼的概率。

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