现代通信技术作业.doc信源编码的原理、方法、优缺点以及应用
信源编码的原理
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、提高符号的平均信息量而进行的信源输出符号的变换。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。
信源编码是提高通信有效性为目的的编码,通常通过压缩信源的冗余度来实 现,也有部分爛压缩编码。冗余度压缩编码是一种可逆压缩,经过编译以后可以 无失真的恢复,爛压缩编码是不可逆编码。信源编码理论是信息论的一个重要分 支,其理论基础是信源编码的两个定理,这两个定理分别是无失真信源编码定理 和限失真信源编码定理。无失真信源编码定理是数字信号编码的基础,即离散信 源编码的基础;限失真信源编码定理是模拟信号编码的基础,即连续信源编码的 基础。
信源编码是信息本身的编码,信道编码是为了适应信道的特征的编码。编码的目 的是为了优化通信系统,使通信系统的各项性能指标达到最佳,通信系统的性能 指标主要有有效性、可靠性、安全性、经济性。
信源编码的方法
信源编码采用的一般方法是压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。 即同样多的信息用较少的码率传送,使单位时间内传送的平均信息量增加,从而 提高通信的有效性。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。比较经典的信源编码主要有香农编码、费诺编码、哈夫曼编码,这些都是 可实现唯一可译变长编码的方法。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,从而提高信息载荷效率。游程编码也是一种信源编码,香农编码、费 诺编码、哈夫曼编码主要针对的是无记忆的信源编码,当心源有记忆时上述编码 效率不高,这时游程编码会更有效,游程编码属于限失真编码,理论上,游程编 码可以从1到无穷,但要建立游程长度和码字之间的一一对应的码表表关系是困 难的。一般情况下,游程越长,出现的概率越小;当游程长度趋于无穷时,出现 的概率也趋于0,小概率的码字队平均码长影响较小,所以实际应用中,常对长 码采用截断处理的方法。除了这些编码还有算术编码,它是非分组码,它从全序 列出发,考虑符号之间的关系来进行编码。算数编码的主要编码方法是计算输入 信源符号序列所对应的区间。还有LZ码,它的编码原理是将长度不同的符号串 编成一个个新的短语,形成短语字典的索引表,短语字典由
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