论信息论与编码的发展与前景

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信息论与编码技术

信息论与编码技术

信息论与编码技术信息论是研究信息传输、存储和处理的一门学科,而编码技术则是信息论的一项重要应用。

信息论与编码技术的发展,对现代通信、数据存储和计算机科学等领域产生了深远的影响。

本文将从信息熵、信道容量和编码理论等方面来探讨信息论与编码技术的基本概念和应用。

一、信息熵信息熵是信息论中的一个重要概念,它用来衡量一个离散随机变量的不确定性。

在信息论中,信息熵越大,代表着信息的不确定性越高,信息量也就越大;相反,信息熵越小,表示信息的不确定性越低,信息量也就越小。

信息熵的计算公式为:H(X) = -∑(p(i) * log2(p(i)))其中,H(X)表示离散随机变量X的信息熵,p(i)表示X取各个值的概率。

通过计算信息熵,我们可以评估信息的平均编码长度。

在通信系统中,对于概率分布已知的消息源,我们可以使用无损编码技术将信息源的输出编码成二进制串,从而实现高效的信息传输和存储。

二、信道容量信道容量是衡量信道传输速率的理论上限。

在信息论中,我们可以通过计算信道容量来确定一种特定的编码和调制方案是否可以实现理论最大传输速率。

对于离散无记忆信道,其信道容量C计算公式为:C = ∑(p(x) * log2(p(x)/p(y)))其中,p(x)表示发送端发出的信号为x的概率,p(y)表示接收端接收到的信号为y的概率。

在计算信道容量时,我们需要寻找一种合适的编码方案,使得发送端发出的信号与接收端接收到的信号之间的互信息最大化。

这样可以有效提高信道的利用率,提高信号传输的可靠性。

三、编码理论编码理论是信息论的重要组成部分,它研究如何将信息源的输出进行编码,以减少数据传输或存储过程中的冗余,从而提高信息传输的效率。

常见的编码技术有可变长编码、定长编码、哈夫曼编码等。

其中,哈夫曼编码是一种基于概率的编码方法,它可以根据不同符号的出现概率,为每个符号分配不同长度的编码,从而实现信息的高效压缩。

除了无损编码技术,还有一种重要的编码技术是差分编码。

计算机科学中的信息论与编码

计算机科学中的信息论与编码

计算机科学中的信息论与编码信息论与编码是计算机科学中的重要理论,它们对于信息的传输、存储和处理起着至关重要的作用。

信息论主要研究信息的度量和传输的可靠性,而编码则是将信息以有效的方式表示和传递的技术手段。

本文将介绍信息论和编码在计算机科学中的应用,并探讨其对现代计算机技术的影响。

一、信息论的基本概念信息论是由香农在1948年提出的一门学科。

它通过熵和信息量的概念,量化了信息的度量和传输的质量。

熵是信息理论中的关键概念,用来表示一个随机变量的不确定性和信息量的平均值。

计算机系统中的信息可用二进制表示,因此信息的度量单位是比特(bit)。

二、信息论的应用1. 数据压缩信息论的一个重要应用是数据压缩。

利用信息论的原理,可以设计出高效的压缩算法,将大量的数据压缩成较小的文件。

常见的数据压缩算法有哈夫曼编码、LZ编码等。

这些算法通过统计字符或者字符组合出现的频率,将频率高的字符用较短的编码表示,从而实现数据的有损或无损压缩。

2. 信道编码信道编码是信息论的另一个重要应用领域。

在数据传输过程中,由于信道噪声等原因,数据容易出现误码。

为了提高传输的可靠性,可以使用信道编码技术。

常见的信道编码方案有纠错码和调制码,它们可以通过增加冗余信息或者改变信号的特性,提高传输系统的容错能力。

三、编码的基本原理编码是将信息转换成特定的符号或者编码字,以便能够有效地表示和传输。

在计算机科学中,常见的编码方式有ASCII码、Unicode和UTF-8等。

ASCII码是一种最早的字符编码方式,它将每个字符映射为一个7位的二进制数。

Unicode是一种全球通用的字符编码标准,它使用16位或32位的二进制数表示字符。

UTF-8则是Unicode的一种变体,它采用可变长度的编码方式,可以表示任意字符。

四、编码的应用1. 信息存储编码在信息存储中起着关键作用。

计算机系统中的文件和数据都需要以某种方式进行编码才能存储和读取。

不同的数据类型使用不同的编码方式,例如图片可以使用JPEG、PNG等图像编码格式,音频可以使用MP3、AAC等音频编码格式。

信息论与编码在通信系统中的应用研究

信息论与编码在通信系统中的应用研究

信息论与编码在通信系统中的应用研究在现代社会中,通信系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

信息论与编码作为通信系统中的重要理论和技术,对于提高通信系统的可靠性和效率起着至关重要的作用。

本文将从信息论的基本原理、编码技术的发展以及在通信系统中的应用等方面进行探讨。

一、信息论的基本原理信息论是由克劳德·香农于1948年提出的一门研究信息传输和处理的数学理论。

它的核心思想是通过量化信息的度量来研究信息的传输和处理过程。

信息论中的基本概念包括信息熵、信道容量等。

信息熵是信息论中的一个重要概念,它用来衡量信息的不确定性。

在通信系统中,信息熵可以用来衡量信源的平均信息量。

当信源的概率分布越均匀,信息熵越大,反之亦然。

通过对信源进行编码,可以将信息熵降低,从而提高信息传输的效率。

信道容量是信息论中的另一个重要概念,它用来衡量信道传输信息的最大速率。

信道容量取决于信道的带宽和信噪比等因素。

通过对信源进行编码和调制,可以将信息传输速率接近信道容量,从而实现高效的信息传输。

二、编码技术的发展编码技术是信息论的重要应用之一,它通过对信息进行编码和解码来提高信息传输的可靠性和效率。

编码技术的发展经历了多个阶段,从最早的香农编码到现在的纠错码和压缩编码等。

香农编码是信息论中最早的编码技术,它通过对离散信源进行编码,将信息的冗余度降低,从而提高信息传输的效率。

随着技术的发展,纠错码和压缩编码等新的编码技术相继出现。

纠错码是一种能够在数据传输过程中检测和纠正错误的编码技术。

它通过在数据中添加冗余信息,可以检测和纠正由于信道噪声等原因引起的错误。

纠错码的应用可以有效提高通信系统的可靠性。

压缩编码是一种能够将信息进行压缩存储的编码技术。

它通过利用信息中的统计特性和冗余度,将信息的存储空间降低,从而提高存储效率。

压缩编码在图像、音频和视频等领域有着广泛的应用。

三、信息论与编码在通信系统中的应用信息论与编码在通信系统中有着广泛的应用。

信息论及编码技术在通信领域中的应用研究

信息论及编码技术在通信领域中的应用研究

信息论及编码技术在通信领域中的应用研究当今社会,信息技术日新月异,人们的生活和工作中离不开信息的传输和处理。

而通信领域作为信息技术的重要组成部分,在实现信息交流、媒体传播、商业交易等方面都发挥着至关重要的作用。

信息论及编码技术作为通信领域中的核心科技之一,受到了广泛的应用。

信息论是研究如何在信息传输中尽可能地减少误差,并提高传输效率,保证信息传输的正确性和可靠性的一门学科。

信息论主要研究信息的度量和传输方法。

信息的度量可以理解为信息的表达方式,它是一个既定的数学模型。

在实现信息传输过程中,为保证信息传输的正确性与可靠性,一般需要采用编码技术,以确保信息在传输过程中不受干扰,并且能够准确地达到接收端。

编码技术是将信息进行编码,在传输过程中经过加密,其中涉及乱码、差错控制等技术,是保障信息传输的安全性的核心技术。

信息论及编码技术在实现数字通信、数字电视、移动通信、互联网等方面应用非常广泛,下面就具体介绍一下它们的应用领域。

首先,数字通信领域是信息论及编码技术的最早应用领域之一。

数字通信领域中大量使用的编码技术包括循环冗余校验码(CRC)、海明码及卷积码等,并且采用了调制技术,如调制线性调制(PSK、QAM)、载波调制(AM、FM)等用于数字信号的调制。

而在数字通信领域中采用的调制技术和编码技术的目的并不是解码,而是在目标信号源到目标接收器中传输时,使得信号的质量得到最佳改善,降低数据传输时的误码率。

其次,数字电视是信息论及编码技术的另一个应用领域。

利用编码技术可以将模拟电视制式转换成为数字电视制式,从而实现同一频段下提供更多的电视频道。

数字电视广播采用的是MPEG-2编码,其中核心技术是转换、编码/解码、压缩、差错控制等技术,可以实现在有限的带宽下,提高信号的清晰度、音质及色彩还原度。

第三,移动通信是信息论及编码技术的重要应用领域之一。

在手机短信、MMS等移动通信服务,计算机模拟所有的程序数据,进行信道编码、差错控制等多种应用技术,就是运用了信息论与编码技术。

信息论与编码的应用和发展

信息论与编码的应用和发展

信息论与编码的应用与发展通过信道编码器和译码器实现的用于提高信道可靠性的理论和方法。

信息论的内容之一。

信道编码大致分为两类:①信道编码定理,从理论上解决理想编码器、译码器的存在性问题,也就是解决信道能传送的最大信息率的可能性和超过这个最大值时的传输问题。

②构造性的编码方法以及这些方法能达到的性能界限。

编码定理的证明,从离散信道发展到连续信道,从无记忆信道到有记忆信道,从单用户信道到多用户信道,从证明差错概率可接近于零到以指数规律逼近于零,正在不断完善。

编码方法,在离散信道中一般用代数码形式,其类型有较大发展,各种界限也不断有人提出,但尚未达到编码定理所启示的限度,尤其是关于多用户信道,更显得不足。

在连续信道中常采用正交函数系来代表消息,这在极限情况下可达到编码定理的限度。

不是所有信道的编码定理都已被证明。

只有无记忆单用户信道和多用户信道中的特殊情况的编码定理已有严格的证明;其他信道也有一些结果,但尚不完善。

信道编码技术数字信号在传输中往往由于各种原因,使得在传送的数据流中产生误码,从而使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。

所以通过信道编码这一环节,对数码流进行相应的处理,使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力,可极大地避免码流传送中误码的发生。

误码的处理技术有纠错、交织、线性内插等。

提高数据传输效率,降低误码率是信道编码的任务。

信道编码的本质是增加通信的可靠性。

但信道编码会使有用的信息数据传输减少,信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元,从而达到在接收端进行判错和纠错的目的,这就是我们常常说的开销。

这就好象我们运送一批玻璃杯一样,为了保证运送途中不出现打烂玻璃杯的情况,我们通常都用一些泡沫或海棉等物将玻璃杯包装起来,这种包装使玻璃杯所占的容积变大,原来一部车能装5000各玻璃杯的,包装后就只能装4000个了,显然包装的代价使运送玻璃杯的有效个数减少了。

同样,在带宽固定的信道中,总的传送码率也是固定的,由于信道编码增加了数据量,其结果只能是以降低传送有用信息码率为代价了。

信息论与编码技术在通信网络中的应用研究

信息论与编码技术在通信网络中的应用研究

信息论与编码技术在通信网络中的应用研究在现代社会中,通信网络是信息交流、人际联系和商业活动的重要基础。

而通信网络则以信息传输及交流为目的,成为现代通讯科技的重要领域之一。

在这个领域中,信息论与编码技术是不可或缺的一部分,他们在通信网络中扮演着非常重要的角色。

一、信息论何谓信息论?它是研究在传输、编码和解码过程中,如何最大程度利用带宽或磁盘空间的高效率方法,并保证数据传输的完整性和精确性,以及受到噪音等干扰时如何提高错误检测和重构的专业知识。

信息论中的信息量,是表示某种描述所含有的信息量大小的一种度量方法。

例如,在一个有10个相同字母的字串中,另一字串出现一次,那么他所得到的信息量比在一个有10个不同字母的字串中收获一次事实所获得的信息量要小。

信息量在网络通讯中还用到了压缩和编码的方法。

信息在传输过程中,会受干扰和噪音的影响,从而产生误码。

而信息论就是专门研究在噪声环境下如何对信息进行优化传输的过程,通过研究错误检测和纠错等技术,提高通信质量和效率。

二、编码技术编码技术是信息论的重要组成部分,它是指将信息转换为适合传输、存储、处理和加密的数据流或信号的过程。

编码技术在通信网络中具有至关重要的作用,它可以提高信息传输的速度和传输的可靠性,同时也可以减少传输过程中的时间和占用带宽。

目前,应用最广泛的编码技术是差错编码技术和压缩编码技术。

差错编码技术主要是指通过增加冗余信息,来检测和纠正数据传输时所产生的错误。

而压缩编码则是通过压缩数据的冗余信息和无用信息,来减少数据的传输量。

在差错编码技术中,最常用的是纠错码和检错码。

纠错码可以检测并纠正一定数量的错误数据,在传输过程中有效保证了数据的安全性;而检错码则主要用于数据检测,被认为是预防错误的一种措施。

在压缩编码技术中,最常用的是哈夫曼编码和算术编码。

哈夫曼编码通过将大量出现的数据,采用更短的编码方式进行压缩;而算术编码则是通过将数据划分为不同的区间,来提高数据的压缩效率。

信息论与编码

信息论与编码

信息论与编码信息论与编码是计算机科学、信号处理、通信等领域研究的重要内容。

它是通信原理、符号编码、数字信号处理、信息安全等学科的基础,也是计算机科学及其相关领域的重要方法和工具。

一般而言,信息论是一门与数据传输相关的学科,它研究的主要内容是信息的编码、转换以及数据传输失真的评估和抑制。

信息论的主要概念是信息量,这是一种衡量信息传输效率的指标,它表示发送者可以从被发送消息中获得的信息。

编码是指把信息从一种形式转换成另一种形式来进行信息传输。

编码和信息论之间有着密切的联系,因为编码可以把源信息转换成可传输的信号,这可显著降低传输中的信息丢失。

另外,编码还具有加密的功能,即增加发送和接收的隐私性和安全性,从而防止被盗用。

信息论和编码的结合使传输信息的速率、质量、容量等因素都得到了极大的提高。

在现代通信技术中,随着技术发展节省空间、改善质量和提高数据速率等方面,信息论和编码技术都变得越来越重要。

具体来说,信息论主要包括信息熵(Entropy),信息量(Information),香农编码(ShannonCoding)和信道容量(ChannelCapacity)等概念,而编码主要涉及数据编码(DataCoding),符号编码(SymbolCoding),纠错编码(ErrorCoding)和时间码(TimeCoding)等概念。

信息的熵是衡量信息量的量度,它可以度量一段信息在传输中可能单位时间所达到的最大速率。

而在符号编码中,编码器会根据符号出现的概率将信息转换成最短的比特序列,从而有效地减少传输时的信息丢失。

除此之外,纠错编码技术也可以有效地提高传输的可靠性,尤其是在无线通信领域,很多现代无线通信设备都采用了纠错编码技术。

另外,时间码也可以帮助传输系统更好的处理时延的问题。

有些时间码是可以精确知道传输信息的起点和终点的,它可以使得信号的传输更加有效,在节省时间和空间的同时提高了传输效率。

总之,信息论和编码技术在计算机科学、信号处理和通信等有关领域都有广泛的应用,它们为信息传输提供了卓越的支持,也为信息传输的准确性提供了强有力的技术支持。

信息论与编码技术在通信系统中的应用研究

信息论与编码技术在通信系统中的应用研究

信息论与编码技术在通信系统中的应用研究近年来,随着信息技术的飞速发展,通信系统在我们的日常生活中起着重要的作用。

信息论与编码技术作为通信系统中的核心理论和技术之一,为提高通信系统的性能和可靠性起到了关键作用。

本文将对信息论与编码技术在通信系统中的应用进行研究和探讨。

首先,我们需要了解信息论的基本概念和原理。

信息论是由克劳德·香农于20世纪40年代提出的,用于研究信息在传输过程中的编码、传输、解码等问题。

香农提出了信息熵的概念,即衡量信息中包含的不确定性的度量。

信息越不确定,则熵越大。

通过熵的计算,我们可以评估通信系统的传输效率和容量。

在通信系统中的应用中,编码技术起到了至关重要的作用。

编码技术通过将信息数据转化为具有特定结构的码字,实现了对信息的压缩和传输。

编码技术分为源编码和信道编码两大类。

在源编码中,通过选择合适的编码算法和数据压缩方法来减少信息的冗余度,从而有效降低传输数据量。

常见的源编码技术包括哈夫曼编码、算术编码、字典编码等。

信道编码则是为了增强通信系统对信道噪声和失真的容忍度,提高信号传输的可靠性和容量。

常见的信道编码技术有奇偶校验码、海明码、卷积码等。

信息论和编码技术在无线通信系统中的应用尤为重要。

无线通信系统受到多径衰减、多径干扰、信噪比下降等因素的影响,导致信号传输质量下降。

通过信息论和编码技术的应用,可以有效地抵抗这些干扰,提高通信系统的性能和可靠性。

例如,对于多径衰减问题,可以使用信道编码技术来解决。

通过合适的编码算法和解码算法,可以对受损的信号进行纠错,恢复原始信息。

另外,在无线通信系统中,频谱资源是宝贵的,如何更好地利用频谱资源也是一个重要的问题。

通过源编码技术的应用,我们可以将信息数据进行压缩,减少传输数据的量,从而优化频谱资源的利用。

此外,信息论和编码技术还可以应用于安全通信领域。

随着信息技术的不断发展,通信数据的安全性问题日益突出。

为保护通信数据的机密性,我们可以采用加密技术。

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信息论与编码的发展与前景摘要:信息论理论的建立,提出了信息、信息熵的概念,接着人们提出了编码定理。

编码方法有较大发展,各种界限也不断有人提出,使多用户信息论的理论日趋完整,前向纠错码(FEC)的码字也在不断完善。

但现有信息理论中信息对象的层次区分对产生和构成信息存在的基本要素、对象及关系区分不清,适用于复杂信息系统的理论比较少,缺乏核心的“实有信息”概念,不能很好地解释信息的创生和语义歧义问题。

只有无记忆单用户信道和多用户信道中的特殊情况的编码定理已有严格的证明,其他信道也有一些结果,但尚不完善。

但近几年来,第三代移动通信系统(3G)的热衷探索,促进了各种数字信号处理技术发展,而且Turbo码与其他技术的结合也不断完善信道编码方案。

关键词:信息论信道编码纠错编码信息理论的缺陷 3G Turbo码一、信息论的形成和发展信息论从诞生到今天,已有五十多年历史,现已成为一门独立的理论科学,回顾它的发展历史,我们可以知道理论是如何从实践中经过抽象、概括、提高而逐步形成的。

1.1信息论形成的背景与基础信息论是在人们长期的通信工程实践中,由通信技术和概率论、随机过程和数理统计相结合而逐步发展起来的一门学科。

人们公认的信息论的奠基人是当代伟大的数学家、美国贝尔实验室杰出的科学家香农,他在1948年发表了著名的论文《通信的数学理论》,为信息论奠定了理论基础。

近半个世纪以来,以通信理论为核心的经典信息论,正以信息技术为物化手段,向高精尖方向迅猛发展,并以神奇般的力量把人类社会推入了信息时代。

随着信息理论的迅猛发展和信息概念的不断深化,信息论所涉及的内容早已超越了狭义的通信工程范畴,进入了信息科学领域。

通信系统是人类社会的神经系统,即使在原始社会也存在着最简单的通信工具和通信系统,这方面的社会实践是悠久漫长的。

电的通信系统(电信系统)已有100多年的历史了。

在一百余年的发展过程中,一个很有意义的历史事实是:当物理学中的电磁理论以及后来的电子学理论一旦有某些进展,很快就会促进电信系统的创造发明或改进。

这是因为通信系统对人类社会的发展,其关系实在是太密切了。

日常生活、工农业生产、科学研究以及战争等等,一切都离不开消息传递和信息流动。

例如,当法拉第(M.Faraday)于1820年--1830年期间发现电磁感应的基本规律后,不久莫尔斯(F.B.Morse)就建立起电报系统(1832—1835)。

1876年,贝尔(A.G.BELL)又发明了电话系统。

1864年麦克斯韦(Maxell)预言了电磁波的存在,1888年赫兹(H.Hertz)用实验证明了这一预言。

接着1895年英国的马可尼(G.Marconi)和俄国的波波夫(A.C.ΠoΠoB)就发明了无线电通信。

本世纪初(1907年),根据电子运动的规律,福雷斯特(1,Forest)发明了能把电磁波进行放大的电子管。

之后很快出现了远距离无线电通信系统。

大功率超高频电子管发明以后,电视系统就建立起来了(1925—1927)。

电子在电磁场运动过程中能量相互交换的规律被人们认识后,就出现了微波电子管(最初是磁控管,后来是速调管、行波管),接着,在三十年代末和四十年代初的二次世界大战初期,微波通信系统、微波雷达系统等就迅速发展起来。

五十年代后期发明了量子放大器,六十年代初发明的激光技术,使人类进入了光纤通信的时代。

随着工程技术的发展,有关理论问题的研究也逐步深入。

1832年莫尔斯电报系统中高效率编码方法对后来香农的编码理论是有启发的。

1885年凯尔文(L.Kelvin)曾经研究过一条电缆的极限传信率问题。

1922年卡逊(J.R.Carson)对调幅信号的频谱结构进行了研究,并建立了信号频谱概念。

1924年奈奎斯特(H.Nyquist)指出,如果以一个确定的速度来传输电报信号,就需要一定的带宽。

他把信息率与带宽联系起来了。

1928年哈特莱(R.V.Hartley)发展了奈奎斯特的工作,并提出把消息考虑为代码或单语的序列。

他的工作对后来香农的思想是有影响的。

1936年阿姆斯特朗(E.H.Armstrong)认识到在传输过程中增加带宽的办法对抑制噪声干扰肯定有好处。

根据这一思想他提出了宽偏移的频率调制方法,该方法是有划时代意义的。

信息论作为一门严密的科学分支,主要归功于贝尔实验室的香农。

他在1948年发表的论文《通信的数学理论》奠定了信息论的基础。

控制论的创始人维纳也对信息论有不可忽视的贡献。

香农和维纳的基本思想都是把通信作为统计过程来处理。

他们采用的术语、方法也主要依靠统计理论。

1.2香农信息论的建立与发展1948年香农在《Bell System Technical Journal》上发表了《A Mathematical Theory of Communication》论文由香农和威沃共同署名。

前辈威沃当时是洛克菲勒基金会自然科学部的主任,他为文章写了序言。

这篇奠基性的论文是建立在香农对通信的观察上,即“通信的根本问题是报文的再生,在某一点与另外选择的一点上报文应该精确地或者近似地重现”。

这篇论文建立了信息论这一学科,给出了通信系统的线性示意模型,即信息源、发送者、信道、接收者、信息宿,这是一个新思想。

此后,通信就考虑为把电磁波发送到信道中,通过发送1和0的比特流,人们可以传输图像、文字、声音等等。

今天这已司空见惯,但在当时是相当新鲜的。

他建立的信息理论框架和术语已经成为技术标准。

他的理论在通信工程师中立即获得成功,并刺激了今天信息时代所需要的技术发展。

香农考虑的信息源,产生由有限符号组成的词。

它们通过信道进行传输,每个符号开销有限的信道时间。

这里涉及到统计学问题,如果xn是第n个符号,它是由固定随机过程源xn产生的,香农给出一个分析信号误差序列的方法,它是传输系统固有的,可以通过设计相应的控制系统控制它。

在这篇论文中,香农首次引入“比特”(bit)一词,如果在信号中附加额外的比特,就能使传输错误得到纠正。

按照物理学的习惯,把电流单位叫做“安培”,如果给“比特流”一个单位名,那么叫做“香农”是比较合适的。

通信的数学理论是香农在数学与工程研究上的顶峰。

他把通信理论的解释公式化,对最有效地传输信息的问题进行了研究。

香农的文章立即被世界各国的通信工程师和数学家采用,大家详细地论述它、扩展它、完善它。

这个学科立刻繁荣起来,成为科学史上光辉灿烂的一页。

后来,香农感到由他扮演重要角色而开始与通信革命走得有些过远。

他写道:“信息理论可能像一个升空的气球,其重要性超过了它的实际成就”,真是大师的气魄信息论理论基础的建立,一般来说开始于香农(Shannon)在研究通信系统时所发表的论文。

他在1941年至1944年对通信和密码进行深入研究,并用概率论的方法研究通信系统,揭示了通信系统传递的对象就是信息,并对信息给以科学的定量描述,提出了信息熵的概念。

还指出通信系统的中心问题是在噪声下如何有效而可靠地传送信息,而实现这一目标的主要方法是编码等。

信源编码的研究落后于信道编码。

香农在1948年的论文中提出了无失真信源编码定理,也给出了简单的编码方法——香农码。

1952年费诺(Fano)和哈夫曼(Huffman)分别提出了各自的编码方法,并证明其方法都是最佳编码法。

1959年香农的文章《Coding theorems for a discrete source with a fidelity criterion》系统地提出了信息率失真理论和限失真信源编码定理。

这两个理论是数据压缩的数学基础,为各种信源编码的研究奠定了基础。

随着传输内容和传输信道的发展,人们针对各种信源的特性,提出了大量实用高效的信源编码方法。

近30年来,这一领域的研究活跃,大量的论文被发表,使多用户信息论的理论日趋完整。

二、信道编码的应用与研究2.1信道编码的现状信道编码是通过信道编码器和译码器实现的用于提高信道可靠性的理论和方法。

是信息论的内容之一。

信道编码大致分为两类:①信道编码定理,从理论上解决理想编码器、译码器的存在性问题,也就是解决信道能传送的最大信息率的可能性和超过这个最大值时的传输问题。

②构造性的编码方法以及这些方法能达到的性能界限。

编码定理的证明,从离散信道发展到连续信道,从无记忆信道到有记忆信道,从单用户信道到多用户信道,从证明差错概率可接近于零到以指数规律逼近于零,正在不断完善。

编码方法,在离散信道中一般用代数码形式,其类型有较大发展,各种界限也不断有人提出,但尚未达到编码定理所启示的限度,尤其是关于多用户信道,更显得不足。

在连续信道中常采用正交函数系来代表消息,这在极限情况下可达到编码定理的限度。

不是所有信道的编码定理都已被证明。

只有无记忆单用户信道和多用户信道中的特殊情况的编码定理已有严格的证明;其他信道也有一些结果,但尚不完善。

2.2信道编码的研究数字电视中常用的纠错编码,通常采用两次附加纠错码的前向纠错(FEC)编码。

前向纠错码(FEC)的码字是具有一定纠错能力的码型,它在接收端解码后,不仅可以发现错误,而且能够判断错误码元所在的位置,并自动纠错。

这种纠错码信息不需要储存,不需要反馈,实时性好。

所以在广播系统(单向传输系统)都采用这种信道编码方式。

信息论主要应用于通信领域,在含噪信道中传输信息的最优方法到今天还不十分清楚,特别是在数据的信息量大过信道容量的情况下更是毫无所知,这是经常遇到的情况。

三、现有信息理论的缺陷(1)信息对象的层次区分没有得到重视。

不少研究者将本体论层次的信息与认识论层次的信息混为一谈,将普适性信息范畴与具体科学,特别是技术层次(如通信、控制、计算等)的信息概念混为一谈。

抓住信息的某一层次或某一方面当成信息对象的总体。

(2)对产生和构成信息存在的基本要素、对象及关系区分不清。

如将对象的直接存在(对象的物质、能量、相互作用、功能等存在)当成信息存在;将信息的载体存在当成信息存在;将信息与载体的统一体当成信息存在;把信宿获得的“实得信息”当成唯一的信息存在,这是主观信息论。

或者把信源和信道信息当成唯一的信息存在,称之为客观信息论。

这二种极端的信息理论正是忽略了信息在关系中产生、在关系中存在的复杂本质。

忽略了信息存在至少涉及三个以上对象及复杂关系。

(3)适用于复杂信息系统的理论比较少。

目前的狭义与广义信息论大多是起源和立足于简单系统的信息理论,即用简单通讯信息系统的方法来类比复杂系统的信息现象,将复杂性当成了简单性来处理。

而涉及生命现象和人的认识论层次的信息是很复杂的对象,其中信宿主体内信息的语义歧义和信息创生问题是难点,用现有信息理论难以解释。

(4)现有信息理论体系中缺乏核心的“实有信息”概念。

(5)现有信息理论对信宿实得信息的理解过于简单,没有将直接实得信息与间接实得信息区别开来。

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