信息论与电力系统(第五讲)
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电压数据熵-概述说明以及解释
电压数据熵-概述说明以及解释1.引言1.1 概述随着社会的发展和科技的进步，电力系统在现代化建设中发挥着重要的作用。
电压数据是电力系统中一个重要的参数，而电压数据熵则是对电压数据的一种特殊描述。
数据熵是信息理论中的概念，用来描述系统的混乱程度或不确定性程度，而电压数据熵则是用来描述电压数据的变化规律和特性。
电压数据熵作为一种对电力系统运行状态的描述方法，具有重要的理论和实际意义。
它可以帮助我们更好地理解电力系统中电压的变化规律，从而提高系统运行的稳定性和可靠性。
同时，电压数据熵还可以用来分析系统的负荷情况、故障状态和异常情况，为系统的运行和维护提供重要的参考依据。
本文将重点介绍电压数据熵的概念、计算方法以及在实际应用中的作用，希望能够为读者深入了解电压数据熵的重要性和价值，进一步推动电力系统的现代化建设和发展。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将首先介绍电压数据熵的概念及其在电力系统中的重要意义，进一步探讨电压数据熵的计算方法，以及在实际应用中的作用。
接着，我们将总结电压数据熵的重要性，并展望其在未来的发展趋势。
最后，通过本文的探讨，读者将对电压数据熵有一个更深入的了解。
容1.3 目的本文的目的是探讨电压数据熵在电力系统监测与控制领域的重要性和应用价值。
通过对电压数据熵的概念、计算方法以及在实际应用中的作用进行分析和阐述，旨在帮助读者深入理解电压数据熵在电力系统中的意义，提高电力系统的稳定性和可靠性。
同时，本文也旨在展望电压数据熵在未来的发展方向，为电力系统的智能化和数字化转型提供理论支持和实践指导。
通过本文的研究，希望能够促进电力领域的技术创新和发展，推动电力系统监测与控制技术的不断进步。
2.正文2.1 电压数据熵的概念及意义电压数据熵是指在电力系统中，对电压信号进行分析和处理得出的一种数学概念。
电压数据熵的概念来源于信息论中的熵概念，用于描述电压信号的不确定性或复杂性。
在电力系统中，电压信号是一种非常重要的参数，其波动和变化直接影响着电力系统的稳定性和运行效果。
信息论 基础理论与应用第三版(傅祖芸) 第5章 讲义
l H ( S ) 2 N log r
则不可能实现无失真编码，当N趋向于无穷大时，译码错误 率接近于1。
•分析：定理中的条件式可写成
l log r NH (S )
左边: 长为 l 的码符号（码字）所能载荷的最大信息量； 右边: 长为N的信源符号序列平均携带的信息量。 因此，定理说明了：只要码字传输的最大信息量大于信源序 列携带的信息量，则可以实现无失真编码 。
第5章 无失真信源编码定理
5.1 编码器 5.2 等长码 5.4 等长信源编码定理 5.5 变长码 5.6 变长信源编码定理
引 言
信息通过信道传输到信宿的过程。要做到既不失真又快速地 通信，需要解决两个问题： 信源编码: 在不失真或允许一定失真条件下，提高信息传输率. 信道编码: 在信道受到干扰的情况下，增加信号的抗干扰能力，同时又 使得信息传输率最大.
信源 符号
码字
00: W1W1=B1
001:W1W2=B2 0001:W1W3=B3 0111:W1W4=B4
信源 符号
码字
010:W2W1=B5
信源 符号
码字
α1
α2 α3 α4
α5
： ： ：
：
： ： α16
：
： ：
111111:W4W4=B16
： ： ：
6、唯一可译码(单义可译码）
由码构成的任意一串有限长的码符号序列只能被唯一的 译成所对应的信源符号序列。 否则,就为非惟一可译码或非单义可译码。
最佳编码： 一般来说，抗干扰能与信息传输率二者相互矛盾。而编码 定理理论上证明，至少存在某种最佳的编码能够解决上述矛盾， 做到既可靠又有效地传输信息。 信源编码： 信源虽然多种多样，但无论是哪种类型的信源，信源符号 之间总存在相关性和分布的不均匀性，使得信源存在冗余度。 信源编码的目的就是要减少冗余，提高编码效率。
则不可能实现无失真编码，当N趋向于无穷大时，译码错误 率接近于1。
•分析：定理中的条件式可写成
l log r NH (S )
左边: 长为 l 的码符号（码字）所能载荷的最大信息量； 右边: 长为N的信源符号序列平均携带的信息量。 因此，定理说明了：只要码字传输的最大信息量大于信源序 列携带的信息量，则可以实现无失真编码 。
第5章 无失真信源编码定理
5.1 编码器 5.2 等长码 5.4 等长信源编码定理 5.5 变长码 5.6 变长信源编码定理
引 言
信息通过信道传输到信宿的过程。要做到既不失真又快速地 通信，需要解决两个问题： 信源编码: 在不失真或允许一定失真条件下，提高信息传输率. 信道编码: 在信道受到干扰的情况下，增加信号的抗干扰能力，同时又 使得信息传输率最大.
信源 符号
码字
00: W1W1=B1
001:W1W2=B2 0001:W1W3=B3 0111:W1W4=B4
信源 符号
码字
010:W2W1=B5
信源 符号
码字
α1
α2 α3 α4
α5
： ： ：
：
： ： α16
：
： ：
111111:W4W4=B16
： ： ：
6、唯一可译码(单义可译码）
由码构成的任意一串有限长的码符号序列只能被唯一的 译成所对应的信源符号序列。 否则,就为非惟一可译码或非单义可译码。
最佳编码： 一般来说，抗干扰能与信息传输率二者相互矛盾。而编码 定理理论上证明，至少存在某种最佳的编码能够解决上述矛盾， 做到既可靠又有效地传输信息。 信源编码： 信源虽然多种多样，但无论是哪种类型的信源，信源符号 之间总存在相关性和分布的不均匀性，使得信源存在冗余度。 信源编码的目的就是要减少冗余，提高编码效率。
电力系统ppt课件
输电是将电能从发电厂传输到负荷中心的过程。
详细描述
输电通常通过高压或超高压线路进行，以减少线路损耗和满足大范围供电的需 求。输电线路的规划和建设需要考虑地理环境、经济成本和环境保护等因素。
变电
总结词
变电是将电压进行变换的过程，以满足不同设备对电压的需求。
详细描述
在电力系统中，变电所是实现电压变换的关键设施。通过变压器等设备，将高压 电转换为低压电或反过来进行变换。变电过程中需要确保电压稳定，以保障电力 设备和用户的安全。
电费回收
及时回收电费，降低电力企业经营风险，保障电力供应的可持续性 。
电力市场与能源政策
市场分析
分析电力市场供需情况、价格走势等因素，为企业决策提供依据。
能源政策
关注国家能源政策动态，了解政策对电力行业的影响，为企业发展 做好准备。
竞争环境
了解竞争对手的动态和市场地位，制定合理的竞争策略，提高企业竞 争力。
机械储能、化学储能、电磁储能等。
电力储能技术的优点
能够解决电力系统的峰谷差问题，提高电力系统的稳定性 和可靠性，同时还可以为可再生能源提供储存和释放能量 的平台。
电力储能技术的应用
在家庭、工业、电力系统等领域都有广泛的应用前景，是 未来电力系统发展的重要方向之一。
THANK YOU
防雷的方法
包括安装避雷针、避雷线、避雷网等避雷装置，以及采用电涌保护器 等设备。
接地与防雷的要求
根据电力系统的电压等级、设备的重要性和所处的环境条件等因素， 选择合适的接地方式和防雷措施。
接地与防雷的维护
定期对接地装置进行检查和维护，确保其完好有效；同时也要定期对 防雷装置进行检查和维护，确保其正常工作。
故障检修
详细描述
输电通常通过高压或超高压线路进行，以减少线路损耗和满足大范围供电的需 求。输电线路的规划和建设需要考虑地理环境、经济成本和环境保护等因素。
变电
总结词
变电是将电压进行变换的过程，以满足不同设备对电压的需求。
详细描述
在电力系统中，变电所是实现电压变换的关键设施。通过变压器等设备，将高压 电转换为低压电或反过来进行变换。变电过程中需要确保电压稳定，以保障电力 设备和用户的安全。
电费回收
及时回收电费，降低电力企业经营风险，保障电力供应的可持续性 。
电力市场与能源政策
市场分析
分析电力市场供需情况、价格走势等因素，为企业决策提供依据。
能源政策
关注国家能源政策动态，了解政策对电力行业的影响，为企业发展 做好准备。
竞争环境
了解竞争对手的动态和市场地位，制定合理的竞争策略，提高企业竞 争力。
机械储能、化学储能、电磁储能等。
电力储能技术的优点
能够解决电力系统的峰谷差问题，提高电力系统的稳定性 和可靠性，同时还可以为可再生能源提供储存和释放能量 的平台。
电力储能技术的应用
在家庭、工业、电力系统等领域都有广泛的应用前景，是 未来电力系统发展的重要方向之一。
THANK YOU
防雷的方法
包括安装避雷针、避雷线、避雷网等避雷装置，以及采用电涌保护器 等设备。
接地与防雷的要求
根据电力系统的电压等级、设备的重要性和所处的环境条件等因素， 选择合适的接地方式和防雷措施。
接地与防雷的维护
定期对接地装置进行检查和维护，确保其完好有效；同时也要定期对 防雷装置进行检查和维护，确保其正常工作。
故障检修
信息论第五讲优秀课件
07.10.2020
2
I(Y;Z)=H(Y)-H(Y/Z)=H(Z)-H(Z/Y)=I(Z;Y)
H ( Z ) H ( Z /Y ) E lo p ( 1 z ) g E lo p ( z 1 /g y ) E lo p ( p z ( / z ) g y )
I(X ;Z ) I(X ,Y ;Z ) E lo p ( p z (g z /) x ) E lo p (z p g / (z x ) ,y ) Elogpp(z(z//x,xy))
x y z p(x,y,z)lopg p (z(z//x,xy ))
lo xg y z p(x,y,z)pp (z(z//x,xy ))
这是山农信息理论对通信系统模型的一个基本假设。
U
信源
X
编码器
Y
信道
译码器 V
07.10.2020
10
U
X
Y
V
信源
编码器
信道
译码器
这是山农信息理论对通信系统模型的一个基本假设。 根据数据处理定理可以得到：
I(X;V)I(X;Y) I(U;V)I(U;Y) I(U;V)I(X;V)
I(U;V)I(X;Y)
2) 解决的方法是假设其为离散平稳随机序列信源，
极限熵存在，但求解困难；
3) 进一步假设其为m阶Markov信源，其信源熵用极
限熵H m+1近似； 4) 再进一步假设为一阶Markov信源，用其极限熵
H1+1(X2/X1) 来近似； 5) 最简化的信源是离散无记忆信源，
1) 其熵为H(x)=H1 (X); 6) 最后可以假定为等概的离散无记忆信源，
X(X1,X2,...X.n.). V(V1,V2,...V.k.).
电力系统通信完整PPT课件
• 广域网由一些结点交换机以及连接这些交换机的链路组成。结点交换 机执行将分组存储转发的功能，结点之间都是点对点连接，但为了提 高网络的可靠性，通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。
• 由于广域网的造价较高，一般都是由国家或较大的电信公司出资建造。
第36页/共60页
• 广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离传输主机所发 送的数据。连接广域网各结点交换机的链路都是高速链路，其距 离可以是几千公里的光缆线路，也可以是几万公里的点对点卫星 链路，通信容量必须足够大。
第26页/共60页
振幅
单极性不归零码
√
时间
1100101011
振幅
曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
FSK载波 振幅
时间
√
振幅 FSK
时间
√
1100101011
振幅
差分曼彻斯特码
时间
1100101011
振幅
ASK载波
√
时间
振幅
PSK（DPSK）载波
时间
√
振幅
PSK
√
时间
1100101011
振幅
• 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件。相距较远的局域网 通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网。
第37页/共60页
光纤通信简介
• 光的折射，反射和全反射 • 光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处 会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过 某一角度时， 折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光 的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。 光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
• 由于广域网的造价较高，一般都是由国家或较大的电信公司出资建造。
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• 广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离传输主机所发 送的数据。连接广域网各结点交换机的链路都是高速链路，其距 离可以是几千公里的光缆线路，也可以是几万公里的点对点卫星 链路，通信容量必须足够大。
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振幅
单极性不归零码
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曼彻斯特码
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PSK（DPSK）载波
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• 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件。相距较远的局域网 通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网。
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光纤通信简介
• 光的折射，反射和全反射 • 光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处 会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过 某一角度时， 折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。不同的物质对相同波长光 的折射角度是不同的(即不同的物质有不同的光折射率)，相同的物质对不同波长光的折射角度也是不同。 光纤通讯就是基于以上原理而形成的。
5-1 连续信道的信道容量
Eb/N0(dB) -1 . 2 -1 . 4 -1 . 6
0
1
2
34Biblioteka 5 B a n d w id t h
6
7
8
9
10 x 10
7
8
B →∞
lim C = 1.44 ⇒
EC S = 1.44 b n0 n0
Eb 1 = = −1.6dB n0 1.44
7
连续信道的信道容量
0 -0 . 2 -0 . 4
结论： -0 . 6 带宽增加到无穷大时，保证无差错极限信息传输速 -0 . 8 率的最小信噪比为 -1.6dB，该值通常称为AWGN信道的 -1 极限信噪比，或称为香农限
6
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
连续信道的信道容量
③ 能否通过将带宽增加到无穷大，信噪比减小到任意小完成
极限信道容量传输？
令信息传输速率R = C，比特平均能量为Eb，信道容量 极限可以表示为：
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
第五讲 信道容量
第一节 连续信道的信道容量
1
连续信道的信道容量
一、信道容量的概念 二、香农公式
2
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
增大到一定程度后，信道容量不再增加。S/n0一定时无限大带 宽对应的信道容量称为信道容量极限
0
1
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6
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10 x 10
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B →∞
lim C = 1.44 ⇒
EC S = 1.44 b n0 n0
Eb 1 = = −1.6dB n0 1.44
7
连续信道的信道容量
0 -0 . 2 -0 . 4
结论： -0 . 6 带宽增加到无穷大时，保证无差错极限信息传输速 -0 . 8 率的最小信噪比为 -1.6dB，该值通常称为AWGN信道的 -1 极限信噪比，或称为香农限
6
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
连续信道的信道容量
③ 能否通过将带宽增加到无穷大，信噪比减小到任意小完成
极限信道容量传输？
令信息传输速率R = C，比特平均能量为Eb，信道容量 极限可以表示为：
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
第五讲 信道容量
第一节 连续信道的信道容量
1
连续信道的信道容量
一、信道容量的概念 二、香农公式
2
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
增大到一定程度后，信道容量不再增加。S/n0一定时无限大带 宽对应的信道容量称为信道容量极限
电力信息技术(第五课)
控制和调度。
发展阶段
20世纪70年代至90年代，随着计 算机技术和通信技术的发展，电力 信息技术逐渐向智能化、信息化方 向发展。
成熟阶段
21世纪以来，云计算、大数据、物 联网等新兴技术的发展，推动了电 力信息技术的进一步成熟和应用。
02
电力信息技术的主要应用领域
智能电网
智能电网是电力信息ຫໍສະໝຸດ 术的重要应用领域之一，它通过集成先进的信息技术和通信 技术，实现对电网的智能化管理和控制。
能源管理与优化的主要技术包括能源管理平台、智能监测与控制技术、 数据挖掘与分析技术等。
03
电力信息技术的关键技术
传感器技术
传感器技术是电力信息技术中 的重要组成部分，主要用于监 测和测量各种物理量，如温度、 压力、流量等。
传感器技术的作用是获取实时 数据，为后续的数据分析提供 基础。
传感器技术的发展趋势是微型 化、智能化和网络化，以提高 测量精度和可靠性。
可再生能源与储能技术的集成应用
可再生能源与储能技术的集成应用将为能源转型提供更 加可持续和可靠的解决方案。
可再生能源与储能技术的集成应用将促进能源的综合利 用和优化配置，降低能源成本和减少环境污染。
通过储能技术，可以实现可再生能源的储存和释放，解 决可再生能源的波动性问题。
可再生能源与储能技术的集成应用将为未来智能城市的 建设提供重要的支撑和保障。
人才培养与教育
人才培养
加强电力信息技术人才的培养，提高从业人员的 专业素质和技术水平。
教育培训
开展电力信息技术教育和培训，普及电力信息技 术的知识和技能，提高全民的信息化素养。
人才引进
引进优秀的电力信息技术人才，为电力信息技术 的发展提供人才保障和支持。
发展阶段
20世纪70年代至90年代，随着计 算机技术和通信技术的发展，电力 信息技术逐渐向智能化、信息化方 向发展。
成熟阶段
21世纪以来，云计算、大数据、物 联网等新兴技术的发展，推动了电 力信息技术的进一步成熟和应用。
02
电力信息技术的主要应用领域
智能电网
智能电网是电力信息ຫໍສະໝຸດ 术的重要应用领域之一，它通过集成先进的信息技术和通信 技术，实现对电网的智能化管理和控制。
能源管理与优化的主要技术包括能源管理平台、智能监测与控制技术、 数据挖掘与分析技术等。
03
电力信息技术的关键技术
传感器技术
传感器技术是电力信息技术中 的重要组成部分，主要用于监 测和测量各种物理量，如温度、 压力、流量等。
传感器技术的作用是获取实时 数据，为后续的数据分析提供 基础。
传感器技术的发展趋势是微型 化、智能化和网络化，以提高 测量精度和可靠性。
可再生能源与储能技术的集成应用
可再生能源与储能技术的集成应用将为能源转型提供更 加可持续和可靠的解决方案。
可再生能源与储能技术的集成应用将促进能源的综合利 用和优化配置，降低能源成本和减少环境污染。
通过储能技术，可以实现可再生能源的储存和释放，解 决可再生能源的波动性问题。
可再生能源与储能技术的集成应用将为未来智能城市的 建设提供重要的支撑和保障。
人才培养与教育
人才培养
加强电力信息技术人才的培养，提高从业人员的 专业素质和技术水平。
教育培训
开展电力信息技术教育和培训，普及电力信息技 术的知识和技能，提高全民的信息化素养。
人才引进
引进优秀的电力信息技术人才，为电力信息技术 的发展提供人才保障和支持。
电力系统的基本概念教学课件
2023-11-03CATALOGUE 目录•电力系统概述•电力系统的基本元件•电力系统的工作原理•电力系统的安全与保护•电力系统的发展趋势与挑战01电力系统概述定义电力系统是指通过发电、输电、配电和用电等环节，将电能从电源输送到用户的系统。
组成电力系统由发电设备、输电线路、变压器、配电设施以及用电设备等组成。
电力系统的定义与组成利用各种能源（如煤炭、水力、风能、太阳能等）进行发电，产生电能。
发电环节通过输电线路将电能从发电环节传输到配电环节。
输电环节在配电所对电能进行分配，通过配电线路输送到最终用户。
配电环节用户使用各种用电设备消耗电能。
用电环节电力系统的基本环节电力系统是现代社会经济运行的基础，保障了工业、农业、服务业等各行业的正常运转，对经济发展具有重要影响。
电力系统的重要性经济重要性电力系统为人们提供了照明、电力设备等生活必需品，保障了社会的基本运转。
社会重要性随着能源结构的转变，电力系统的环保性日益受到关注，通过发展清洁能源和高效电力技术，可以减少对环境的影响。
环境重要性02电力系统的基本元件发电机包括水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机等。
种类工作原理额定容量发电机利用磁场和导线的相对运动产生电流。
发电机的额定容量是指其输出的最大有功功率。
030201变压器主要用于升高或降低电压。
作用基于电磁感应原理，通过改变线圈匝数来改变电压。
工作原理变压器有并联、串联等连接方式。
连接方式工作原理利用磁场和导线的相对运动产生电流，通过热效应切断电流。
作用断路器用于在电路中切断电流，防止过载和短路。
类型断路器包括空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。
断路器输电线路包括架空输电线路和地下输电线路。
类型输电线路用于将电能从发电机输送到负荷中心。
作用输电线路的额定输电容量是指其能够传输的最大功率。
额定输电容量输电线路03电力系统的工作原理电力系统的运行方式通过发电机将其他形式的能源转化为电能。
发电输电配电电力消费通过输电线路将电能从发电厂输送至负荷中心。
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最大熵原理(1957年杰纳斯(E.T.Jaynes)提出)
——离散情况 (1) 问题：设某随机变量 X，而概率分布 q(ak ) 未知， 已知其若干函数的期望：
q(a ) f
k 1 k
K
m
( ak ) C m
m 1,2,
,M
ˆ (ak ) 求 q (2) 原理及其意义 原理：取概率分布的熵最大为目标函数
3）：1）和2）可组合
信道: 基本概念
通信系统的组成部分。 (信息论意义）传递和存储信息的通道或媒质
狭义 ——电传播介质：电缆，在空间传输。 广义——测量，观察设备；示波仪。 存储，记忆设备：磁带，磁盘，光 盘， 书信等，在时间上传输。 分类器（信息经过的通道）
信道模型
信源
编码器
消 息
m 1
M
意义：不偏不倚，普遍适用 信心：统计力学中气体分子速度分布是能量 约束下的最大熵分布，大气层空气密度随高 度的分布是平均势能约束下的最大熵分布
成功应用：最大熵光学图象复原、谱估计理 论中的最大熵谱分析法（主要方法）、最大 熵综合负荷预测
训练题： 证明： 1、离散熵是离散互信息的特例。 2、一元高斯分布是定义域为（-∞，+∞） 均值μ 和方差σ 2给定条件下的最大熵 分布。
信息论与电力系统 （第五讲 信道模型和信息原理）
孙宏斌：shb@ 西主楼3区120室，电话：62783086-803
对任意x>0,有： log x ≤ x - 1 log (1/x) ≥ 1 - x
一、信源、信道模型 （ 通信系统模型）
Shannon 通信系统模型
k 1
m 1
k 1
F q(ak )
得
1 log q(ak ) m f m (ak ) 0
m 1
M
M ˆ (ak ) exp 0 m f m (ak ) q m 1
如何求得这些系数？
其中0 1, 则m (m 0,1, 2,...., M )可由M 1个约束条件 ˆ (ak )称为最大熵分布。 解出。所得到的q
抽象信道模型（电力系统信道在哪里？）
输入/输出统计关系 输入量 X （随机变量） 信道 (Q) 输出量 Y （随机变量）
a1 a2
…
p11 p21 p12 p22
…
b1 b2 p2J p1J pKJ
研究目标：从信道输出了解信道输入
信道分类 1.按信道I/O在取值和时间上连续还是离散来分 离散信道（数字信道）：取值和时间均离散 连续信道：取值连续，时间离散 模拟信道（波形信道）：取值和时间均连续
——连续情况 问题： X为连续随机变量时的解：
q( x) 0, x (, )
q ( x)dx 1 q ( x) f m ( x)dx Cm , m 1, 2,3,..., M
满足约束条件下的最大微分熵分布为（L乘子 法）
ˆ ( x) exp[ 0 m f m ( x)] q
2. 按信道转移概率分布函数的特点分类 无记忆信道：输出 Y 仅与当前的输入 X 有关，而 与前面的输入无关。 有记忆信道：输出 Y 不仅与当前的输入 X 有关， 而且与前面的输入有关。 稳恒信道： 输入与输出对应的随机过程为稳恒 非稳恒信道：输入与输出对应的随机过程为非稳恒 3. 按信道的参数（统计特性）与时间的关系分类 固定参数信道：信道的统计特性不随时间变化。 时变参数信道：信道的统计特性随时间变化。
编码器 输出信号
获得信息
信源
消息
信道
信宿
（收信者）
（发信者）
噪声干扰
译码器 输出消息
信源——产生消息或消息序列的源。 （1）输出的是消息(MESSAGE)，消息是具体的， 但它不是信息本身，消息携带着信息，是信息的载 体或表达者。（含语义，如：歌曲、录像等） （2）通过发送器变换，转换成适于信道传输的信号 （SIGNAL）。（随t变化的物理量）
信道——传递的媒介，将消息从一点传到另一点。 （1）传输信号。 （2）在干扰作用下，信道输出的信号已叠加了噪 声。
通信系统详图
信 信 道 编 码 器 信 信 源 译 码 器 解
信 源
源 编 码 器
信 道
道 译 码 器
信 宿
加 密 编 码 器
干 扰 源
密 译 码 器
信源的建模
• •
寻找恰当的数学描述工具
二、非适定问题
科学研究 (1) 一般步骤 科学度量：定性定量 建模：前向建模，反向建模 ——正问题（针对前向建模）：利用模型，根 据系统的输入，预测系统的输出。 ——逆问题（针对反向建模）：根据可得到的 输出估计系统模型参数及输入 (2) 面临的问题 过定：所给出的约束过多。 欠定：约束不够（数据不足、不确定或不精 确）
H ( X ) q(ak )log q(ak )
k 1 K
在约束条件 K
q(a ) 1
k 1 K k
q(a ) f
k 1 k
m
(ak ) Cm ,
m 1,2,
,M
下的最优解
ˆ (ak ) Arg max H ( X ) q
q ( ak )
(3) 如何求解？ Lagrange 乘子法 取 F H ( X ) K q ( a ) 1 M K q ( a ) f ( a ) C m k m k m k
信 号 X
信道
信 号
＋ 干 扰 Y
译码器
消 息
信宿
干扰源
输入与输出 X , Y 随机过程 X (n)或X (t )，Y (n)或Y (t )
输入输出关系：转移概率 q( y(n) x(n)), q( y(t ) x(t )) 信道描述：1. 输入允许取值集合及统计特征 2. 输出允许取值集合 3. 输入输出的转移概率分布
(3) 非适定性问题 解不满足存在、连续（解连续依赖于约束的变化， 稳定性）或唯一中的任意一个的问题。 (4) 非适定性问题多样性，求解无统一的方法 如果解不唯一，欠定，一种思路 综合理论知识，先验知识和实验数据三方面，给 出一种可能解集的概率分布。
三、最大熵原理 （只掌握部分信息对分布作出判断）
通信系统中的信号——随机过程
x(t ), t T
信源的分类
1) 按时间与取值的离散/连续区分： 数字信源（离散信源）：时间与取值离散 连续信源： 时间离散，取值连续 模拟信源：时间与取值连续 2) 按随机过程的统计特性区分： 无记忆信源 <——>独立变量过程 有记忆 平稳（稳恒）信源<——>平稳过程 非稳恒 高斯（正态）信源<——>高斯过程 马尔可夫信源 <——>马尔可夫过程（有记忆）