无线通信主要包括微波通信和卫星通信
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无线通信的名词解释无线通信是指通过电磁波或其他无线电频率实现信息传输的技术。
它成功地改变了人们的通信方式,使得人们可以在远距离间进行实时的声音和数据传输。
本文将从不同的角度解释无线通信的相关名词,包括无线频谱、调制解调器、Wi-Fi、蜂窝网络和卫星通信。
无线频谱指的是用于无线通信的一定范围内的频率范围。
它被划分为不同的频段,例如无线电、微波和红外线等。
不同频段的无线通信应用于不同的场景。
例如,无线电波被广泛应用于无线电和电视广播,而微波频段则被应用于卫星通信和移动通信。
无线频谱的合理管理对于确保不同无线设备之间的互相干扰至关重要。
调制解调器是无线通信中的关键设备。
调制(Modulation)是指将要传输的信息信号转换为适合在无线传输中使用的载波信号。
解调(Demodulation)则是恢复出原始信息信号。
调制解调器在无线通信中起到了信号转换和处理的作用,保证信息能够在无线媒介中传输并被接收端正确解读。
Wi-Fi是一种无线局域网技术,让设备能够通过无线方式进行互联和接入互联网。
Wi-Fi通过无线路由器和无线适配器之间的通信实现设备间的数据传输。
无线路由器充当基站的角色,将互联网信号转发到各个设备上,而无线适配器则是设备与路由器之间的桥梁。
Wi-Fi的可靠性和高速连接使得人们能够在家庭、办公室和公共场所轻松地获取互联网服务。
蜂窝网络是移动通信中最常用的网络类型。
它是基于基站的系统,将地理区域划分为许多蜂窝状的覆盖区域。
每个蜂窝覆盖区域都由一个或多个基站负责信号传输和接收。
移动终端设备通过与最近的基站建立连接,实现通信。
用户可以通过蜂窝网络进行语音通话、短信和数据传输。
卫星通信是利用卫星作为中继站点,将信号从发送端发送到接收端的通信方式。
卫星上的接收器和发射器负责接收来自发送端的信号,并将其转发到接收端。
卫星通信能够覆盖广大地域,特别适用于遥远地区或没有传统电信基础设施的地方。
它在海上、航空和灾难救援等领域发挥着重要作用。
无线通信技术在泛在电力物联网中的应用发布时间:2021-10-26T00:59:42.793Z 来源:《城镇建设》2021年第6月16期作者:李云峰[导读] 社会经济与科技水平的提升,使得无线通信技术也在这种背景下得到了发展。
李云峰江苏泽宇电力工程有限公司盐城分公司江苏盐城 224000摘要:社会经济与科技水平的提升,使得无线通信技术也在这种背景下得到了发展。
泛在电力物联网的概念也由此被提出并得到了越发广泛的推进。
当下,电力物联网的发展趋势已经呈现出明晰的网络化以及智能性特征,并为更加方便快捷的电力生产以及经营体系的构建提供了巨大的优势。
本文将在概述无线通信及泛在电力物联网的基础上,对无线通信中的技术在泛在电力专用网应用进行分析,并探讨了无线通信技术在泛在电力物联网中的应用,以供参阅。
关键词:无线通信;泛在电力物联网;应用1无线通信及泛在电力物联网的概述1.1无线通信无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。
近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又被称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
1.2泛在电力物联网泛在电力物联网(UEIOT;Ubiquitous Electric Internet of Things),就是围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统,其包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。
无线通信技术有哪些无线通信主要包括微波通信和卫星通信,微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
语言是人类最重要的交际工具,是人们进行沟通交流的主要表达方式。
在物联网的时代当机器需要交流的时候,也需要按照相互之间可以听懂的语言进行。
今天,我们就来扒一扒那些在物联网中比较常用的无线短距离通信语言及技术--华为Hilink协议、WiFi(IEEE 802.11协议)、Mesh、蓝牙、ZigBee、Thread、Z-Wave、NFC、UWB、LiFi。
TOP1 LiFi:光保真技术,是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术,由英国爱丁堡大学HaraldHass教授发明。
可见光通信技术,是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的,将高速因特网的电线装置连接在照明装置上,插入电源插头即可使用。
LiFi相当于Wi-Fi的可见光无线通信(VLC)技术,能利用发光二极管(LED)灯泡的光波传输数据,可同时提供照明与无线联网,且不会产生电磁干扰,有助缓解现今网络流量爆增的问题。
TOP2 Hilink协议:华为推出的自主研发的智能家居“三件套”—Hilink协议、Huawei-LiteOS系统以及IOT芯片。
HiLink协议是智能设备之间的“普通话”。
它能快速接入,简单易用,安全可靠,兼容多协议,SDK开放,是继华为海思芯片之后的又一大历史性突破。
Hilink连接协议将和华为此前推出的Liteos 物联网操作系统将成为华为与伙伴共享的两大核心能力。
TOP3 WiFi:通常WiFi技术使用2.4GHz和5GHz周围频段,通过有线网络外接一个无线路由器,就可以把有线信号转换成WiFi信号,2016年WiFi 联盟最新公布的802.11ah WiFi标准—WiFi HaLow,使得WiFi可以被运用到更多地方。
无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。
从最初的电报开始经过150多年的现代电信的发展是来自各界的成千上万科学家、工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。
他们当中只有少数独立负责发明的人成了名,而大多数达到顶点的发明是许多个人的成果。
这里汇集了部分对于无线电通信发展中起到重要作用的历史人物。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
无线技术给人们带来的影响是无可争议的。
如今每一天大约有15万人成为新的无线用户,全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。
这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。
他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
从七十年代,人们就开始了无线网的研究。
在整个八十年代,伴随着以太局域网的迅猛发展,以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补"有线"所短,也赢得了特定市场的认可,但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充,遵循了IEEE802.3标准,使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点,不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。
这样,制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。
到1997年6月,IEEE终于通过了802.11标准。
802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准,主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定,其中对MAC层的规定是重点。
通信系统的分类通信系统是指利用特定的传输方式将信息从一个地方传输到另一个地方,同时可以在传输期间提供必要的信号处理和控制功能的系统。
根据通信系统的功能和特点,通信系统的分类可以分为以下几类:一、按通信方式分类1、有线通信系统这是指通过一定的有线传输介质,如铜线、光缆等传输信息的通信系统。
有线通信系统具备信号传输速度快、传输稳定可靠等特点,因此往往用于高速数据传输和长距离通讯。
2、无线通信系统无线通信系统使用无线电波作为传输介质进行通信,主要包括卫星通信、微波通信、广播电视等。
由于无线通信具备不受地理限制、不用铺设有线设备等特点,所以将是未来通讯发展的主要方向。
二、按媒介种类分类1、光纤通信系统光纤通信系统是通过光纤来传输信息,具备传输带宽大、传输距离远、免受电磁干扰等优势,在高速数据传输和远距离通讯等方面具备较强的竞争力。
2、卫星通信系统卫星通信是一种广泛应用的无线通信方式,通常分为地球站与卫星的通信、卫星与卫星的通信,能够实现覆盖范围广、传输距离远的特点。
3、移动通信系统移动通信系统是指能够实现移动设备之间交互通信的系统,包括GSM、CDMA、LTE等移动通讯协议。
移动通信系统已成为人们日常生活中必不可缺的通信方式,未来将继续以更高的速度发展。
三、按使用范围分类1、局域网通信系统局域网通信是指在同一建筑或者是校园、公司等相对密集区域内建立的一种通信网络,主要用于计算机之间互联互通、共享资源等。
2、广域网通信系统广域网通信系统拥有更大的通讯范围,可以传输不同种类的数据,支持多种传输媒介,主要用于机构之间的通信交流。
如:国际互联网、长途电话等通讯方式。
综上所述,通信系统可以按通信方式、媒介种类与使用范围进行分类划分。
在未来,随着技术的不断进步与应用场景的不断拓展,通信系统将继续发挥重要作用,为各行各业提供更快捷、更可靠的通讯交流。
无线通信技术分类
无线通信技术是指利用无线电波或其他无线信号进行数据传输
的技术。
根据不同的应用场景和需求,无线通信技术可以分为以下几类:
1. 微波通信技术:基于微波技术进行无线数据传输,主要应用于长距离通信和高速数据传输,如卫星通信、雷达系统等。
2. 射频通信技术:基于射频信号进行无线数据传输,主要应用于短距离通信和低速数据传输,如蓝牙、RFID等。
3. 红外线通信技术:利用红外线进行无线数据传输,主要应用于短距离通信,如遥控器、红外线传感器等。
4. 可见光通信技术:利用可见光进行无线数据传输,主要应用于灯光通信和室内通信,如LiFi技术。
5. 无线传感器网络技术:基于无线传感器节点进行通信和数据采集,主要应用于环境监测、智能家居、工业制造等领域。
6. 移动通信技术:提供移动通信服务的技术,如2G、3G、4G、5G等。
7. 无线局域网技术:在局域网范围内提供无线通信服务的技术,如WiFi、蓝牙等。
以上是无线通信技术的主要分类,不同的技术可以结合应用场景和需求选择合适的方案。
- 1 -。
第1章计算机网络概述一、单项选择题与填空( B )1、以下关于网络按照覆盖范围进行分类的描述中,错误的是()。
A、按覆盖的地理范围,计算机网络可以分为局域网、城域网和广域网B、局域网用于将有限的地理范围内的各种计算机通过IP协议互联起来C、城域网要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需求D、广域网覆盖的地理范围从几十公里到几千公里( D )2、以下关于网络拓扑概念的描述中,错误的是()。
A、拓扑学是研究将实体抽象成的“点”、“线”、“面”之间的关系B、计算机网络拓扑反应出网中结点与通信线路之间的关系C、拓扑实际对网络性能、系统可靠性与通信费用有重大影响D、计算机网络拓扑是指资源子网与通信子网的拓扑构型( A)3、以下关于网络体系结构的描述中,错误的是()。
A、网络体系结构是网络协议的集合B、网络各层之间是相对独立C、高层只需要知道底层能提供的服务,而不需要知道底层的服务如何实现D、每层的功能与所提供的服务都已有精确的说明,因此这有利于促进协议的标准化( B )4、以下关于OSI参考模型的描述中,错误的是()。
A、物理层利用传输介质实现比特流的传输B、数据链路层使得物理线路传输无差错C、网络层实现路由选择、分组转发、流量与拥塞控制等功能D、传输层提供可靠的“端—端”通信服务( C )5、以下关于TCP/IP协议特点的描述中,错误的是()。
A、独立于特定的计算机硬件与操作系统B、独立于特定的网络硬件,适用于网络的互联C、同意采取由ISP动态分配网络地址方法D、标准化的网络应用层协议,可提供多种可靠的网络服务( A )6、分组交换技术的3个重要概念是:分组、存储转发与()。
A、路由选择B、分组交付C、网络安全技术D、网络交换(A )7、网络协议的语法规定了用户数据与控制信息的结构与()。
A、格式B、原语C、模型D、过程( B )8、网络协议的语义规定了需要发出何种控制信息,以及完成的动作与()。
光纤传输和无线传输的比较姓名888学号888联系方式888指导教师888时间888光纤传输和无线传输的比较摘要:本文主要介绍了光纤传输和无线传输的概念、技术和发展趋势。
指出了各自的优越性,并对两者进行了全面的比较。
关键词:光纤传输,无线传输,接口,信道,现代通信技术引言都说进入无线通信时代了,为什么还要研究光纤通信(有线通信)大家都知道,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
如今每一天大约有15万人成为新的无线用户,全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。
这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。
他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
而且无线通信相对于有线通信有成本廉价、建设工程周期短、适应性好、扩展性好、设备维护上更容易实现等优点。
既然如此,那为什么我们还要研究有线通信中的光纤通信呢?下文,我将对光纤通信和无线通信进行比较,以共同了解的他们各自的优势和重要性。
正文光纤通信和无线通信的比较Ⅰ概念光纤通信:以光波为载波,以光导纤维为传输媒质的一种通信方式。
它首先是在发射端将需传送的声音,文字,图像等数据信息进行光电转换,即将电信号转为光信号,再经光纤传输到接收端,接收端再将接收到的光信号转换成电信号,最后还原成原信号。
简单的说就是信息由光发射机到光纤再到光接收机的过程。
无线通信:利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。
本世纪最热门的无线通信科研方向是——3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
无线通信原理1,首先要把要传输的信号,调制到载波上。
由于一般信号频率较低,不易发射,而载波频率较高,容易发射。
所以第一步工作就是调制。
调制的方法有三种:(1)调幅,把信号加到载波上,使载波的振幅跟随信号改变(2)调频,把信号加到载波上,使载波的频率跟随信号改变(3)调相,把信号加到载波上,使载波的相位角跟随信号改变。
调制方法,有模拟信号调制和数字信号调制两种。
2,以调制的信号,视发射的远近,还要加以放大。
接着送到开放电路发射出去。
形成无线电波。
3,接收。
在异地利用电谐振,把空中的已调制的电磁波接收到来[往往很微弱],加以放大,然后检出信号波,[或再放大],再执行还原。
无线电通信原理,无论具体执行时,千变万化,其原理比遵循上述三点。
无线通信应用(1)4G第四代移动电话行动通信标准,指的是第四代移动通信技术,外语缩写:4G。
该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式(严格意义上来讲,LTE 只是3.9G,尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced,因此在严格意义上其还未达到4G的标准。
只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求)。
4G是集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。
4G能够以100Mbps 以上的速度下载,比目前的家用宽带ADSL(4兆)快25倍,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
此外,4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。
很明显,4G有着不可比拟的优越性。
图7 4G迅速火爆(2)ZigBee技术ZigBee技术主要用于无线域网(WPAN),是基于IEE802.15.4无线标准研制开发的,是一种介于RFID和蓝牙技术之间的技术提案,主要应用在短距离并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。
无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。
从最初的电报开始经过150多年的现代电信的发展是来自各界的成千上万科学家、工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。
他们当中只有少数独立负责发明的人成了名,而大多数达到顶点的发明是许多个人的成果。
这里汇集了部分对于无线电通信发展中起到重要作用的历史人物。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
无线技术给人们带来的影响是无可争议的。
如今每一天大约有15万人成为新的无线用户,全球范围内的无线用户数量目前已经超过2亿。
这些人包括大学教授、仓库管理员、护士、商店负责人、办公室经理和卡车司机。
他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样都在不断地更新。
从七十年代,人们就开始了无线网的研究。
在整个八十年代,伴随着以太局域网的迅猛发展,以具有不用架线、灵活性强等优点的无线网以己之长补"有线"所短,也赢得了特定市场的认可,但也正是因为当时的无线网是作为有线以太网的一种补充,遵循了IEEE802.3标准,使直接架构于802.3上的无线网产品存在着易受其他微波噪声干扰,性能不稳定,传输速率低且不易升级等弱点,不同厂商的产品相互也不兼容,这一切都限制了无线网的进一步应用。
这样,制定一个有利于无线网自身发展的标准就提上了议事日程。
到1997年6月,IEEE终于通过了802.11标准。
802.11标准是IEEE制定的无线局域网标准,主要是对网络的物理层(PH)和媒质访问控制层(MAC)进行了规定,其中对MAC层的规定是重点。
各厂商的产品在同一物理层上可以互操作,逻辑链路控制层(LLC)是一致的,即MAC层以下对网络应用是透明的(如图一所示)。
这样就使得无线网的两种主要用途----"(同网段内)多点接入"和"多网段互连",易于质优价廉地实现。
对应用来说,更重要的是,某种程度上的"兼容"就意味着竞争开始出现;而在IT这个行业,"兼容",就意味着"十倍速时代"降临了。
在MAC层以下,802.11规定了三种发送及接收技术:扩频(SpreadSpectrum)技术;红外(Infared)技术;窄带(NarrowBand)技术。
而扩频又分为直接序列(DirectSequence,DS)扩频技术(简称直扩),和跳频(FrequencyHopping,FH)扩频技术。
直序扩频技术,通常又会结合码分多址CDMA技术。
根据预测,今后几年,无线网在全世界将有较大的发展,单只美国无线局域网销售额就将从1997年的2.1亿美元增加到2001年的8亿美元。
这一应用已深入到人们生活和工作的各个方面,包括日常使用的手机、无线电话等,其中3G、WLAN、UWB、蓝牙、宽带卫星系统、数字电视都是21世纪最热门的无线通信技术的应用。
信源编码是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换;为了减少或消除信源剩余度而进行的信源符号变换。
为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量,对信源输出的符号序列所施行的变换。
具体说,就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法,把信源输出符号序列变换为最短的码字序列,使后者的各码元所载荷的平均信息量最大,同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。
信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩:作用之二是将信源的模拟信号转化成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。
最原始的信源编码就是莫尔斯电码,另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。
但现代通信应用中常见的信源编码方式有:Huffman编码、算术编码、L-Z编码,这三种都是无损编码,另外还有一些有损的编码方式。
信源编码的目标就是使信源减少冗余,更加有效、经济地传输,最常见的应用形式就是压缩。
另外,在数字电视领域,信源编码包括通用的MPEG—2编码和H.264(MPEG—Part10 AVC)编码等相应地,信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减,通过增加冗余,如校验码等,来提高抗干扰能力以及纠错能力。
为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量,对所施行的变换。
具体说,就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法,把信源输出符号序列变换为最短的码字序列,使后者的各码元所载荷的平均信息量最大,同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。
既然信源编码的基本目的是提高码字序列中码元的平均信息量,那么,一切旨在减少剩余度而对信源输出符号序列所施行的变换或处理,都可以在这种意义下归入信源编码的范畴,例如过滤、预测、域变换和数据压缩等。
当然,这些都是广义的信源编码。
一般来说,减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号平均信息量的基本途径有两个:①使序列中的各个符号尽可能地互相独立;②使序列中各个符号的出现概率尽可能地相等。
前者称为解除相关性,后者称为概率均匀化。
信源编码的一般问题可以表述如下:信源编码若某信源的输出为长度等于M的符号序列集合式中符号A为信源符号表,它包含着K个不同的符号,A={ɑk|k=1,…,K},这个信源至多可以输出K M个不同的符号序列。
记‖U‖=KM。
所谓对这个信源的输出信源编码进行编码,就是用一个新的符号表B的符号序列集合V来表示信源输出的符号序列集合U。
若V的各个序列的长度等于N,即式中新的符号表B共含L个符号,B={b l|l=1,…,L}。
它总共可以编出L N个不同的码字。
类似地,记‖V‖=LN。
为了使信源的每个输出符号序列都能分配到一个独特的码字与之对应,至少应满足关系‖V‖=L N≥‖U‖=KM或者N/M≥log K/log L假若编码符号表B的符号数L与信源符号表A的符号数K相等,则编码后的码字序列的长度N必须大于或等于信源输出符号序列的长度M;反之,若有N=M,则必须有L≥K。
只有满足这些条件,才能保证无差错地还原出原来的信源输出符号序列(称为码字的唯一可译性)。
可是,在这些条件下,码字序列的每个码元所载荷的平均信息量不但不能高于,反而会低于信源输出序列的每个符号所载荷的平均信息量。
这与编码的基本目标是直接相矛盾的。
下面的几个编码定理,提供了解决这个矛盾的方法。
它们既能改善信息载荷效率,又能保证码字唯一可译。
离散无记忆信源的定长编码定理对于任意给定的ε>0,只要满足条件N/M≥(H(U)+ε)/log L那么,当M足够大时,上述编码几乎没有失真;反之,若这个条件不满足,就不可能实现无失真的编码。
式中H(U)是信源输出序列的符号熵。
信源编码通常,信源的符号熵H(U)<log K,因此,上述条件还可以表示为【H(U)+ε】/log L≤N/M≤log K/log L特别,若有K=L,那么,只要H(U)<log K,就可能有N<M,从而提高信息载荷的效率。
由上面这个条件可以看出,H(U)离log K越远,通过编码所能获得的效率改善就越显著。
实质上,定长编码方法提高信息载荷能力的关键是利用了渐近等分性,通过选择足够大的M,把本来各个符号概率不等[因而H(U)<log K]的信源输出符号序列变换为概率均匀的典型序列,而码字的唯一可译性则由码字的定长性来解决。
离散无记忆信源的变长编码定理变长编码是指V的各个码字的长度不相等。
只要V中各个码字的长度Ni(i=1,…,‖V‖)满足克拉夫特不等式这‖V‖个码字就能唯一地正确划分和译码。
离散无记忆信源的变长编码定理指出:若离散无记忆信源的输出符号序列为,式中A={ɑk|k=1,…,K},符号熵为H(U),对U进行唯一可译的变长编码,编码字母表B的符号数为L,即B={b l|l=1,…,L},那么必定存在一种编码方法,使编出的码字Vi=(v i1,…,v iNi),(i=1,…,‖V‖),具有平均长度嚻:M H(U)/log L≤嚻<M H(U)/log L+1若L=K,则当H(U)<log K=log L时,必有嚻<M;H(U)离log K越远,则嚻越小于M。
具体实现唯一可译变长编码的方法很多,但比较经典的方法还是仙农编码法、费诺编码法和霍夫曼编码法。
其他方法都是这些经典方法的变形和发展。
所有这些经典编码方法,都是通过以短码来表示常出现的符号这个原则来实现概率的均匀化,从而得到高的信息载荷效率;同时,通过遵守克拉夫特不等式关系来实现码字的唯一可译。
霍夫曼编码方法的具体过程是:首先把信源的各个输出符号序列按概率递降的顺序排列起来,求其中概率最小的两个序列的概率之和,并把这个概率之和看作是一个符号序列的概率,再与其他序列依概率递降顺序排列(参与求概率之和的这两个序列不再出现在新的排列之中),然后,对参与概率求和的两个符号序列分别赋予二进制数字0和1。
继续这样的操作,直到剩下一个以1为概率的符号序列。
最后,按照与编码过程相反的顺序读出各个符号序列所对应的二进制数字组,就可分别得到各该符号序列的码字。
例如,某个离散无记忆信源的输出符号序列及其对应的概率分布为信源编码对这些输出符号序列进行霍夫曼编码的具体步骤和结果如表。
信源编码由表中可以看出,在码字序列中码元0和1的概率分别为10/21和11/21,二者近乎相等,实现了概率的均匀化。
同时,由于码字序列长度满足克拉夫特不等式2×2-2+3×2-3+2×2-4=1因而码字是唯一可译的,不会在长的码字序列中出现划错码字的情况。
以上几个编码定理,在有记忆信源或连续信源的情形也有相应的类似结果。
在实际工程应用中,往往并不追求无差错的信源编码和译码,而是事先规定一个译码差错率的容许值,只要实际的译码差错率不超过这个容许值即认为满意(见信息率-失真理论和多用户信源编码)。