二進制信道

二進制信道

二進制信道是僅使用1,0兩種符號的任何信道,可以分為二進制對稱信道(BSC)和二進制擦除信道(BEC)。

信道是信息傳輸的通道,即信息進行傳輸時所經過的一條通路。一條傳輸介質上可以有多條信道(多路復用)。與信號分類相對應,信道可以分為用來傳輸數位訊號的數字信道和用來傳輸模擬數據的模擬信道。數位訊號經過數——模轉換後可以在模擬信道上傳輸;模擬信號經過模——數轉換後可以在數字信道上傳輸。

二進制信道是僅使用1,0兩種符號的任何信道,屬於數字信道的一種。

分類

BSC

二進制對稱信道(Binary Symmetric Channel)是離散無記憶信道(discrete memoryless channel)在J=K=2時的特例。

它的輸入和輸出都只有0和1兩種符號,並且傳送0而接收到1,以及傳送1而收到0(即誤碼)的機率相同,所以稱信道是對稱的。此時條件差錯機率(conditional probability)由p表示。二進制對稱信道的轉移機率如圖 。

二進制對稱信道轉移機率 二進制對稱信道轉移機率

•定義

二進制信道 二進制信道

一個二進制對稱信道與交叉機率 p記 ,與二進制輸入和二進制輸出和錯誤的機率渠道 p;即,如果 X是發射隨機變數和 Y接收變數,則該信道的特徵在於,條件機率

PR(Y= 0 |X= 0)= 1 -p

PR(Y= 0 |X= 1)=p

PR(Y= 1 |X= 0)=p

PR(Y= 1 |X= 1)= 1 -p

假定0≤ p≤1/2。如果 p> 1/2,則接收機可以交換輸出(解釋1,當它看到0,反之亦然),並獲得與交叉機率1的等效信道- p≤1/2

•BSC的容量

該信道的容量是1 - H( p),其中 H( p)是二進制熵函式。

二進制信道 二進制信道
二進制信道 二進制信道
二進制信道 二進制信道
二進制信道 二進制信道

可以通過一個球體包裝參數顯示。給定一個碼字,有大約 典型的輸出序列。有 個可能總輸出和輸入選擇從碼本的大小 。因此,接收器會選擇分區的空間為 的潛在輸出。當R>1−H(P),則球將被太緊密包裝,接收器將無法識別正確的碼字與消失的機率。

BEC

二進制刪除信道(Binary Erasure Channel)又被稱為二進制擦除信道,BEC是二元通道,即它只能傳輸一個符號(通常稱為0和1)。(一個非二進制信道將能夠傳輸兩個以上的符號,甚至可能是一個無限數量的選擇)信道是不完美的,有時會被“刪除”。

BEC,在某種意義上來說是無錯誤。不同於二進制對稱信道,當接收機得到一個位,它是100%確定的位是正確的。只有當位被擦除時,才會出現唯一的混淆。

X是所傳送的隨機變數與字母表{0,1}。讓 Y與字母所接收的變數{0,1, ê},其中 ê是擦除符號。

信道的特徵是條件機率。

二進制信道 二進制信道

二進制刪除信道的信道模型顯示一個映射從通道輸入X到通道輸出Y(與已知的擦除符號?),刪除的機率是 .

二進制刪除信道模型 二進制刪除信道模型

•BEC的容量

二進制信道 二進制信道

BEC的容量是1- 。

二進制信道 二進制信道
二進制信道 二進制信道

直觀地說1 - 可以被看作是一個上限的信道容量。 PE可以被看作是對信道容量的上限。假設有一個無所不知的“精靈”,告訴每當傳送位被擦除時它的來源。沒有什麼來源可以做,以避免刪除,當他們發生時它可以解決這些問題。例如,它得到通過源可以重複傳送一個位。不需要X碼,Y根本不理會擦除,知道下一個成功接收點是X寄意。因此,有一個精靈使我們能夠達到1 - Pe的平均水平。此額外的信息是不正常的,因此1 - 是一個上限。

信道刪除

二進制信道 二進制信道
二進制信道 二進制信道

二進制刪除信道不應刪除信道從發射機位被傳送到接收器混淆(以機率 )或下降不通知接收器(以機率1- )。確定刪除信道的熵是一個懸而未決的問題。

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