第4章 马尔科夫信源的熵率
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马尔可夫信源极限熵求解方法解析作者:蔡春梅来源:《无线互联科技》2013年第12期摘要:本文首先给出了马尔可夫信源及其极限熵的定义,然后通过一个实例详细解析了马尔可夫信源极限熵的求解方法,最后对马尔可夫信源特点及其极限熵的求解步骤进行了总结。
关键词:马尔可夫信源;极限熵;极限概率信源是什么?通俗的说,信源就是信息的来源。
在我们现实生活中,信源无处不在,文字、声音、图像、数据……。
在信息论与编码理论中,把信源统一定义为产生消息符号、消息符号序列、或产生连续消息的来源,在数学上表示,信源则是产生随机变量X,随机序列X 或随机过程x(t)源。
若信源在不同的时刻发出的符号或符号序列之间有相互依赖关系,这类信源称为有记忆信源。
通常,符号之间的相关性用联合概率或条件概率来描述。
但是,当信源发出的某个符号只与这个符号之前的一个符号或之前的多个符号有关,而与更前面的符号无关时,我们可把它视为一种特殊的有记忆信源,即马尔可夫信源。
1 马尔可夫信源⑴马尔可夫信源。
我们说实际的信源一般都是有记忆的信源,而且这种有记忆信源在任一时刻发出符号的概率通常只与前面若干个符号有关,而与更前面的符号无关,因此我们可以认为信源在某一时刻发出的符号与信源的状态有关。
若信源输出的符号序列和状态序列满足下述的两个条件:某一时刻信源的输出仅与信源的当前状态有关;信源的状态只由当前的输出符号和前一时刻信源状态唯一确定。
我们称这样的信源为马尔可夫信源。
⑵马尔可夫信源的极限熵。
若信源以长度为N输出符号序列,则信源的平均符号熵为,其中是信源的矢量熵。
当N→∞时,,此时称为信源的极限熵。
极限熵是真正描述实际信源熵的表达方式。
它规定了平稳离散有记忆信源输出符号序列中平均每个信源符号的熵值,代表了一般离散有记忆信源平均每发出一个符号所提供的信息量。
事实上,当信源记忆长度很长,趋于无穷大的时候,要计算联合熵或极限熵是很困难的,它需要测定信源的无穷阶联合概率和条件概率,这是很难达到的,因此,我们在实际计算时,我们往往只考虑有限记忆信源的熵,用有限的条件熵或平均符号熵作为极限熵的近似值。
马尔可夫信源极限熵求解方法解析作者:蔡春梅来源:《无线互联科技》2013年第12期摘要:本文首先给出了马尔可夫信源及其极限熵的定义,然后通过一个实例详细解析了马尔可夫信源极限熵的求解方法,最后对马尔可夫信源特点及其极限熵的求解步骤进行了总结。
关键词:马尔可夫信源;极限熵;极限概率信源是什么?通俗的说,信源就是信息的来源。
在我们现实生活中,信源无处不在,文字、声音、图像、数据……。
在信息论与编码理论中,把信源统一定义为产生消息符号、消息符号序列、或产生连续消息的来源,在数学上表示,信源则是产生随机变量X,随机序列X 或随机过程x(t)源。
若信源在不同的时刻发出的符号或符号序列之间有相互依赖关系,这类信源称为有记忆信源。
通常,符号之间的相关性用联合概率或条件概率来描述。
但是,当信源发出的某个符号只与这个符号之前的一个符号或之前的多个符号有关,而与更前面的符号无关时,我们可把它视为一种特殊的有记忆信源,即马尔可夫信源。
1 马尔可夫信源⑴马尔可夫信源。
我们说实际的信源一般都是有记忆的信源,而且这种有记忆信源在任一时刻发出符号的概率通常只与前面若干个符号有关,而与更前面的符号无关,因此我们可以认为信源在某一时刻发出的符号与信源的状态有关。
若信源输出的符号序列和状态序列满足下述的两个条件:某一时刻信源的输出仅与信源的当前状态有关;信源的状态只由当前的输出符号和前一时刻信源状态唯一确定。
我们称这样的信源为马尔可夫信源。
⑵马尔可夫信源的极限熵。
若信源以长度为N输出符号序列,则信源的平均符号熵为,其中是信源的矢量熵。
当N→∞时,,此时称为信源的极限熵。
极限熵是真正描述实际信源熵的表达方式。
它规定了平稳离散有记忆信源输出符号序列中平均每个信源符号的熵值,代表了一般离散有记忆信源平均每发出一个符号所提供的信息量。
事实上,当信源记忆长度很长,趋于无穷大的时候,要计算联合熵或极限熵是很困难的,它需要测定信源的无穷阶联合概率和条件概率,这是很难达到的,因此,我们在实际计算时,我们往往只考虑有限记忆信源的熵,用有限的条件熵或平均符号熵作为极限熵的近似值。
利用状态极限概率和状态一步转移概率来求m阶马尔可夫信源的极限熵。
1.引言1.1 概述在文章的概述部分,我们将介绍马尔可夫信源及其在信息论中的应用。
马尔可夫信源是一类特殊的随机过程,其生成的信源符号之间存在一种特定的依赖关系。
该依赖关系表明,在给定前一时刻状态的情况下,当前时刻的状态独立于过去时刻的状态。
本文旨在使用状态极限概率和状态一步转移概率这两个重要概念,来求解m阶马尔可夫信源的极限熵。
状态极限概率表示在信源信号长度趋于无穷大时,信源处于某一状态的概率。
而状态一步转移概率则描述了信源当前状态到下一时刻状态的转换概率。
通过分析马尔可夫信源的状态极限概率和状态一步转移概率,可以得到信源的极限熵。
极限熵是指在给定无限长信源观测序列的情况下,信源每个符号所携带的平均不确定度。
它是一种对信源信息量的度量,能够反映信源的不确定程度和信息压缩效率。
在本文的正文部分,我们将详细介绍状态极限概率和状态一步转移概率的计算方法,并利用这些概率来推导m阶马尔可夫信源的极限熵的计算公式。
通过理论分析和实例说明,我们将展示该方法的有效性和实用性。
最后,在结论部分,我们将总结文章的主要内容,并进一步讨论该方法的应用前景和局限性。
我们希望本文的研究对于马尔可夫信源的极限熵求解方法提供一种新的思路和途径,为信息论领域的研究和应用做出一定的贡献。
文章结构部分的内容,可以详细介绍文章的组织结构和各个章节的主要内容。
以下是一个可能的内容示例:1.2 文章结构文章按照以下结构进行组织:引言:本节将简要概述文章的主题和研究目的,为读者提供一个大致的研究背景和框架。
同时,将介绍文章的结构和每个章节的主要内容。
正文:本部分是文章的核心部分,包含了两个主要章节,分别是状态极限概率和状态一步转移概率。
- 章节2.1 状态极限概率:这一章节将介绍马尔可夫信源及其状态极限概率的概念。
首先,我们将解释什么是马尔可夫信源和其基本特征。
接着,我们会详细讨论状态极限概率的计算方法,并给出具体的算法和示例。