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信源编码及其发展动态 班级：通信112班 姓名：方河仅 学号：201110404233 摘要：在传统通信系统中，信源编码与传输中抵抗信道损耗的保护技术（信道编码）是分别考虑的。但是，在实际中发现，用某种特定方法连接起来的最优信源编码器和信道编码器，并不一定能够成最佳通信系统。因此出现了实现通信系统整体优化的信源信道联合编码理论。本文给出的信源信道编码理论及其发展动向。实验表明在高噪信道使用联合编码器进行图像传输，性能改善效果非常明显。 关键词：信源编码 发展 数字 信源与信道编码 1.引言 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。 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：使序列中的各个符号尽可能地互相独立；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： 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KM个不同的符号序列。记‖U‖=KM。所谓对这个信源的输出 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={bl|l=1,…,L}。它总共可以编出LN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‖=LN≥‖U‖=KM或者?N/M≥logK/logL 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ε0，只要满足条件?N/M≥(H(U)+ε)/logL 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。 通常，信源的符号熵H(U)logK，因此，上述条件还可以表示为 【H(U)+ε】/logL≤N/M≤logK/logL特别，若有K=L,那么,只要H(U)logK,就可能有NM，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logK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)logK]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