P22214100俞佳妮信息论作业

 

1.对于信源的发送和接收，我们日常生活中有哪些应用？举例说明其工作原理与信息论的关系：无线通信

应用实例：手机通话、Wi-Fi上网

工作原理：声音或数据首先被转化为电信号，通过编码、调制过程转换成适合无线传输的形式。接收端逆向处理，还原信息。

信息论应用：信道编码（如卷积码、Turbo码、LDPC码）和信源编码（如霍夫曼编码），提高信息传输效率和可靠性。

 

数字电视广播

应用实例：家庭电视机接收电视信号

工作原理：通过广播塔发送包含视频和音频信息的数字信号，电视机接收并解码信号。

信息论应用：利用压缩技术（如MPEG-2、H.264编码）减少传输数据量，同时使用前向纠错编码（FEC）应对传输错误。

 

网络数据传输

应用实例：FTP下载、网页浏览

工作原理：数据被打包成数据包，通过TCP/IP协议在网络中传输。TCP协议确保数据的可靠传输。

信息论应用：TCP协议中的确认与重传机制对应于信息论中的错误控制编码思想，提高数据传输的可靠性。

 

这些应用通过编码、调制、解码等过程实现信源的发送和接收，与信息论中的信道编码、信源编码等理论密切相关，共同保证了信息传输的效率、安全性和可靠性。

 

2.在面临香农公式被逼近极限，未来无线通信会朝着哪些方向发展？结合信息论谈一下自己的见解

香农公式被逼近极限，也就是通信信道的容量在理论上的极限值已经被逼近，通信系统信道中的信息传输速率已经达到极限。所以我觉得未来无线通信会朝着以下方向发展：

（1）真实性：当前，VR、AR等技术带来的仿真体验已经十分优质，这些技术提供了打通物理和虚拟世界的交互渠道。但要追求更高的真实性，更强的交互性，更好沉浸感，则需要如全息影像的新技术以及提供触觉、嗅觉、听觉等多角度的感知，来实现在家就医，线上试穿等应用，拓宽人际交互。这就要求无线网络提供更高的带宽，毫秒级时延，保证实时交互流畅。因此，10Gbps带宽是使能沉浸式16K、6D体验，打破虚拟和物理世界墙壁的答案。

（2）安全性：近年来,无线通信技术飞速发展,各种无线技术的应用已经融入我们的生活,给我们生活带来许多的便捷。但它也面临着一些不可避免的安全威胁。例如非法窃听、未经授权访问数据、非法基站、非法篡改数据等等。所以在资源紧张，速率不断增快的现在及未来也要不断提高其安全性。

 

 

3.在通信系统中，除了常见的高斯白噪声还有哪些噪声会对我们无线传输造成影响？

 

所谓高斯白噪声中的高斯是概率分布指是正态函数，而白噪声是指它的二阶矩不相关，一阶矩为常数，是指先后信号在时间上的相关性，高斯白噪声是分析信道加性噪声的理想模型。

 

（1）宇宙噪声：是指来自地球大气层外的无线电辐射干扰，是由天体辐射的电磁波对通信系统形成的噪声。它在整个空间的分布是不均匀的，最强的来自银河系中部，其强度与季节和频率等因素有关。

 

（2）起伏噪声：本身是一种很频谱宽的噪声，当它通过通信系统时，会受到通信系统中各种变换的影响，使其频谱特性发生变化。

 

（3）散粒噪声：通信设备中的有源器件(如电真空管）中，由于电子发射不均匀性所引起的噪声。