信息传输中的噪声功效与随机共振现象

发布时间：2023-04-25 05:14

　　线性系统中的随机噪声总是有害的,因而需要被滤除。而在一些非线性系统中,噪声却可以辅助增强系统的响应,甚至对系统性能的优化起着关键作用,这种“反常”的现象称作随机共振(SR)。本文在信息论框架下,探讨信息传输、处理中的噪声功效,揭示随机共振的存在性和可应用性,主要内容包括:(1)在离散信源情况下,研究了单阈值系统中噪声增强互信息的随机共振功效。首先,当输入信号为一般的多元信号时,本文推导了使得互信息达到最大值的最优噪声形式。然后本文考虑了特殊的二元信号,具体给出了最优噪声的分布,通过计算发现最优噪声诱导的互信息量等于信源熵。此外,当系统中的噪声类型限制为广义高斯噪声或二元对称噪声时,通过优化噪声的参数,本文获得了次优噪声,并探讨了次优噪声对互信息的增强功效,进而对比分析了不同次优噪声功效之间的差异性。(2)在连续信源情况下,研究了阈值系统中的噪声对互信息的提升效果。在单阈值系统中,本文发现最优噪声具有常值形式,同时本文也利用优化方法获得了次优噪声及其作用功效。然而,次优噪声的存在性与系统阈值有关,当阈值较小时,次优噪声可能退化为零噪声。于是,本文定义“阈值的界值”来反映次优噪声的存在性。...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 随机共振的研究背景与意义
    1.2 非线性系统
        1.2.1 双稳态系统
        1.2.2 静态阈值系统
        1.2.3 系统中的“共振”
    1.3 信号处理中的随机共振研究进展
        1.3.1 信号检测
        1.3.2 信号估计
    1.4 信息论领域中的随机共振研究进展
        1.4.1 信息度量
        1.4.2 失真信源编码(量化)
        1.4.3 信道编码
    1.5 本文主要研究内容
    1.6 附录
第二章 噪声增强阈值系统的互信息:离散信源
    2.1 引言
    2.2 阈值系统中的最优SR噪声
        2.2.1 一般离散信号
        2.2.2 二元信号
    2.3 阈值系统中的次优SR噪声
        2.3.1 最优拉普拉斯噪声
        2.3.2 最优高斯噪声
        2.3.3 最优均匀噪声
        2.3.4 最优二元对称噪声
    2.4 噪声增强信息传输的功效
    2.5 本章小结
第三章 噪声增强阈值系统的互信息:连续信源
    3.1 引言
    3.2 单阈值系统中的最优SR噪声
    3.3 单阈值系统中的次优SR噪声
        3.3.1 最优拉普拉斯噪声
        3.3.2 最优高斯噪声
        3.3.3 最优均匀噪声
        3.3.4 最优二元对称噪声
    3.4 单阈值系统中噪声增强信息传输的功效
    3.5 阈值阵列中噪声增强信息传输的功效
    3.6 本章小结
    3.7 附录
第四章 标量量化中的随机共振研究
    4.1 引言
    4.2 均匀量化器回顾
    4.3 SR量化器
    4.4 随机量化中的噪声功效
        4.4.1 固定比例因子
        4.4.2 最优比例因子
    4.5 本章小结
    4.6 附录
第五章 向量量化中的随机共振研究
    5.1 引言
    5.2 随机向量量化模型
    5.3 向量量化中的噪声功效
        5.3.1 均匀信号量化
        5.3.2 高斯信号量化
    5.4 本章小结
第六章 信道编码中的随机共振研究
    6.1 引言
    6.2 信道编码系统的模型
    6.3 卷积码译码中的随机共振功效
        6.3.1 译码算法
        6.3.2 译码性能
    6.4 Turbo码译码中的随机共振功效
        6.4.1 迭代译码过程及噪声功效
        6.4.2 不同阈值单元数目M下的译码性能比较
        6.4.3 不同阈值水平u下的译码性能比较
    6.5 本章小结
    6.6 附录
第七章 总结与展望
    7.1 本文总结
    7.2 展望
参考文献
附录1 攻读博士学位期间撰写的论文
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3800778