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15. 离散信道示例及其容量

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小牛编辑
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2023-12-01

图11给出了一个离散信道的简单示例。共存在三种可能符号。第一个符号永远不会受噪声影响。第二个和第三个符号以概率p不受干扰地通过,相互转换的概率为q。(令,P和Q分别为使用第一个和第二个符号的概率,)则有:

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图11 离散信道示例

我们希望以某种方式来选择P和Q,在P+2Q=1的约束条件下,使达到最大。因此,我们考虑

消去

于是,信道容量为:

注意这一结果在的情况下与一眼即可看出的结果绝对吻合。在第一种情况下,,C=log 3,这是正确的,因为这个信道是无干扰的,共有三个可能符号。如果,则,C=log 2。这时根本无法区分第二个和第三个符号,它们好像是同一个符号。第一个符号的使用概率为,第二个和第三个加起来的概率为。可以采用任何期望方式在它们之间分布,仍然能够实现最大容量。

对于p的中间值,信道容量将介于log 2和log 3之间。第二个符号和第三个符号之间的区别会传送一些信息,但不像无噪声情况下那么多。由于第一个符号不受噪声干扰,所以其使用频率要高于其他两个符号。