信息论最新研究成果综述

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1、信息论的最新研究成果综述摘要：本文将就信息论的最新研究成果进行了系统的梳理。信息论理论的建立，提出了信息、信息熵的概念，接着人们提出了编码定理。编码方法有较大的发展，只有无记忆单用户信道和多用户信道中的特殊情况的编码定理已有严格的证明，其它信道也有一些结果，但尚不完善。近年来，随着移动通信3G技术的发展和应用，各种数字处理技术得到进一步发展，而且Turbo码与其他技术的结合也在不断完善信道编码方案。紧接着无线传感器网络的发展，一定基础上借助了网络信息论。关键词：信息论、编码、3G、Turbo码、无线传感器网络、网络信息论。引言：信息

2、论理论基础的建立，一般来说开始于香农（shannon）在研究通信系统时所发表的论文。他在1941年至1944年对通信和密码进行深入研究，并用概率论的方法研究通信系统，揭示了通信系统传递的对象就是信息，并对信息给以科学的定量描述，提出了信息熵的概念。还指出通信系统的中心问题是在噪声下如何有效而可靠的传送信息，而实现着目标的主要方法是编码。1、信道编码的现状信道编码是为了与新到的统计特性相匹配，并区分通路和提高通信的可靠性，而在信源编码的基础上，按一定规律加入一些新的监督马元，以实现纠错的编码。信道编码大致分为两类：①信道编码定理，从理

3、论上解决理想编码器、译码器的存在性问题，也就是解决信道能传送的最大信息率的可能性和超过这个最大值时的传输问题。②构造性的编码方法以及这些方法能达到的性能界限。编码定理的证明，从离散信道发展到连续信道，从无记忆信道到有记忆信道，从单用户信道到多用户信道，从证明差错概率可接近于零到以指数规律逼近于零，正在不断完善。编码方法，在离散信道中一般用代数码形式，其类型有较大发展，各种界限也不断有人提出，但尚未达到编码定理所启示的限度，尤其是关于多用户信道，更显得不足。在连续信道中常采用正交函数系来代表消息，这在极限情况下可达到编码定理的限度。不

4、是所有信道的编码定理都已被证明。只有无记忆单用户信道和多用户信道中的特殊情况的编码定理已有严格的证明；其他信道也有一些结果，但尚不完善。2、信道编码的研究信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元，从而达到在接收端进行判错和纠错的目的。在数字电视和广播系统（单向传输系统）中通常采用前向纠错编码的方式，前向纠错码（FEC）的码字是具有一定纠错能力的码型，它在接收端解码后，不仅可以发现错误，而且能够判断错误码元所在的位置，并自动纠错。这种纠错码信息不需要储存，不需要反馈，实时性好。信道编码技术可改善数字信息在传输过程中由于噪声和干扰而造

5、成的误差，提高系统可靠新。因而提供高效的信道编译码技术成为3G移动通信系统中的关键技术之一。3G移动通行系统所提供的业务种类的多样性、灵活性，对差错控制编译码提出了更高的要求。3、信道编码的发展几十年来信道编码始终是通信研究的一个热点领域，根据取得的标志性成果大致可分为五个阶段。第一阶段，20世纪50年代，汉明码、格雷码和里德-马勒码；第二阶段，20世纪60年代，BCH码和RS码，1961年Gallager博士在他的博士论文中首次提出了LDPC码；第三阶段，20世纪70年代，不占宽频带的编码调制技术，级联码，卷积码的软判决算法；第四

6、阶段，多维TCM网格编码；第五阶段，20世纪90年代，Turbo码。4、信道编码和网络编码的应用信道编码和网络编码在通信领域有着广泛的应用，在无线领域的应用也不少，特别是在无线传感器技术方面。下面我就我研究的方向结合一些伟人的研究成果作一个小结。1)信道编码中LDPC在无线传感器网络中的应用。无线传感器网络的一个显著特点就是其电源能量有限。因为传感器网络通过能量有限的电池供电，而由于网络中的节点个数众多、体积微小、要求每个节点制造成本低廉，并且部署环境复杂多变，使得要为大量的传感器网络节点频繁的更换电池不可能实现。因此，如何高效使用

7、节点能量来最大化传感器网络的生命周期是其面临的首要挑战。LDPC码是一种性能优异的信道编码方法，其性能接近于香农限。考虑其优异的纠错性能以及相对较低的编译码算法复杂度，而考虑到LDPC码的性能优点，我们可以用LDPC码来构造拓扑结构更为简单的单跳网络或者是跳数很少的网络，这样既可以节约节点能耗，还可以使传感器网络的路由得到简化我们可以将其应用于无线传感器网络之中。由于LDPC码相比于其他编码方法具有更好的抗噪声性能，可以获得较大的编码增益，使得传感器网络可以适应于信道条件恶劣及干扰严重的通信环境，增强网络的生存能力。通过理论分析和数

8、据仿真说明了在特定的误码率要求的条件下，传感器网络中的LDPC编码比BCH编码具有更高的能量效率。对于传感器网络这种能量有限的网络来说，LDPC无疑起着巨大的作用。2)Turbo码在第三代移动通信中的应用。1993年出现的Turbo码