1、8 网络信息理论简介 8.2 网络信道的分类 8.3 网络信道的信道容量域离散多址接入信道高斯多址接入信道 8.4 网络中相关信源的信源编码相关信源编码具有边信息的信源编码8 网络信息理论简介 单用户通信系统:只有一个输入信源和一个输出信源,单向通信。 多用户通信系统:信道的输入端和输出端涉及到两个或两个以上的信源和信宿,双向通信。 网络信息论:还有许多未解决的问题,至今没有一套完整的网络信息理论。即使将来能够发现,也可能因为太复杂而不能实现。研究的目的在于可告诉通信设计者距离网络最优化多近,也可启发设计者获得提高通信性能的途径。网络信息论研究的主要内容: 网络信道的信道容量 。这种信道的容量
2、不能简单地用一实数表示,可传输的信息率也不能用正实轴上一个区间来代表,而需用多维空间中的一个区域来表示。 网络信道编码定理 。即证明在上述网络信道容量范围内,一定有一种编码方式,能够可靠地传输信息。 相关信源的信源编码问题 。研究相互关联的多个信源进行无失真和有失真编码时的可达速率区域。8 网络信息理论简介( 1)多址接入信道 (MAC):多个信道输入信号,可供多个信源同时接入,但只有一个信道输出信号。 如卫星上行、移动上行、光纤上行; CDMA、 TDMA 8.2 网络信道的分类信源 1信源 2信源 M编码器 1编码器 2编码器 M信道 译码器U1U2UMX2XMYU1U2UMX1(2)广播
3、信道 :单一输入端口和多个输出端口 与一般的广播概念不同的是,各信宿要接收的信息并不一定相同。 如卫星下行、 CATV、移动下行8.2 网络信道的分类信源 1信源 2信源 M译码器 1译码器 2译码器 M信道编码器YMXU1U2UMY1( 3)中继信道 :可以看成广播信道和多址接入信道的组合,是一对用户之间经过多种途径中转所进行的单向通信。一个输入信号和一个输出信号。 如中继微波接力系统、一对地面站可经一个或多个卫星中转或者经地面通信转接而实现单向通信。 8.2 网络信道的分类信源中继点信道译码器XY1 X1Y信道 信道( 4)双向信道 :在同一端既有发送,又有接收 许多实用信道本质上都是双向
4、信道。 8.2 网络信道的分类信源 1接收端 2编码器 1译码器 2译码器 1编码器 2接收端 1信源 2双向信道X1X2Y1Y2 ( 5)多端网络 :由多个信源和多个信宿经过多个信道组成 ,一般要用图论方法研究。8.2 网络信道的分类信源 1 编码器 1 译码器 1 信宿 1通信网X1 Y1信源 2信源 m编码器 2编码器 m译码器 2译码器 n信宿 2信宿 nU2UmX2XmY2Ym 为了信息的可靠传输,各发送者不但要克服信道噪声,而且还要克服各发送端彼此之间的串扰。 8.3 网络信道的信道容量域 信源 U1信源 U2编码器 f1编码器 f2信道p(y/x1,x2)X2Y U1U2X1 译码器g8.3.1 离散多址接入信道 使 Pe 0 的速率对 (R1,R2) 称为 可达速率对 ,所有可达速率对的集合称为多址信道的 信道容量域 。 定理: 二址接入信道 X1X2,P(y|x1x2),Y的容量区域,由满足下述凸壳的闭包给定 其中 , C(P1,P2) 是在乘积空间X1X2上,对所有可能的输入概率分布求得的可达速率对 (R1,R2)的集合。 8.3.1 离散多址接入信道