我们提出了一种新的测量方法:相机信息容量,它以克劳斯·香农于 1948 年和 1949 年发表的开创性信息论著作 [1],[2] 为基础,该著作是现代电子通信的基础,但对成像科学家来说仍然陌生。香农表明,每个通信信道(可以用带宽和噪声来表征)都有一个信息容量,它决定了它在无错误传输数据的最大速率。相机就是这样一种通信信道,尽管有一点不同:它将数据传输到二维像素而不是一维时间。由于机器视觉背后的算法基于信息而不是像素,因此相机的信息内容对系统性能至关重要。
信息的数字表示 为何需要数字通信? 模拟信号的数字表示 通信信道的特性 数字传输线编码的基本限制 调制解调器和数字调制 媒体和数字传输系统的特性 错误检测和纠正
利用量子信道的量子通信正变得实用,但要将其真正投入商业运营,还有许多问题需要解决。在通常的多方安全计算设置中,许多协议都假设两方之间都有安全的通信信道 [1,2]。例如,传统的量子密钥分发 [3] 在假设发送者和接收者相互信任的情况下实现了秘密信道的安全密钥。然而,对于参与者来说,在不信任其他方的情况下实现可靠的通信信道并非易事。此外,不管一方是否信任另一方,即使实现了安全的通信信道,在现实的人际通信中仍可能出现各种问题,包括政治和商业问题。虽然追求能够实现安全、准确量子通信的量子信道技术很重要,但设计能够在量子信道上正确且正常运行的软件和系统也同样重要。研究网络/市场上人们所需的系统和软件称为机制设计(或市场设计),经济学中对机制设计的研究非常广泛,涉及拍卖、最优匹配和公共物品分配 [ 4 – 8 ]。(2007 年瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·诺贝尔经济学奖授予了 Hurwicz、Maskin 和 Myerson,以表彰他们“为机制设计理论奠定了基础”[ 9 ]。)在本研究中,我们从机制设计的角度考虑量子硬币翻转游戏 [ 3 ]。本文假设量子信道在实际应用中
其中 α(G) 表示 G 的独立数,⊠ 表示强图积 [Sha56]。Θ(G) 的对数表示在零误差下通过经典通信信道传输的信息量,其中我们允许任意次数使用该信道,并测量每次使用该信道传输的平均信息量。(图 G 是与信道相关的所谓混淆图,参见第 2.1 节。)香农容量是不可计算的:尽管计算独立数是 NP 完全的 [Kar72],但存在一些图,其香农容量不是通过有限次将强图与自身相乘来实现的 [GW90]。为了确定香农容量的上限,Lovász 引入了著名的 theta 函数 [Lov79],它可以转换为半正定程序,并可用于计算例如 Θ(C5)。Lovász 提出了香农容量是否等于一般的 theta 函数的问题,这一问题遭到 Haemers 的反驳:他引入了香农容量的另一个上限,现称为 Haemers 界限,在某些图上该界限可能严格小于 theta 函数 [Hae78, Hae79]。除了经典通信信道,我们还可以考虑量子通信信道。这样做会引出上述问题的量子信息类似物,其研究由 Duan、Severini 和 Winter [DSW13] 系统地发起。在第 2.1 节中,我们展示了量子设置如何推广经典设置,这也促使了下面的定义。对于 (Choi-Kraus 表示的) 量子信道 Φ( A ) = P mk =1 E k AE † k ( ∀ A ∈
电信是通过各种技术通过线路、无线电、光纤或其他电磁系统传输信息。类似的传输路径通常被划分为通信信道,从而具有多路复用多个并发通信会话的优势。电信是远距离电子传输信息的手段。信息可以是语音电话、数据、教科书、图像或视频的形式。如今,电信被用来将或多或少远程的计算机系统组织成电信网络。
第 1 章 Inmarsat 卫星通信系统 目录 页码 1.1 简介................................................................................................................................1 1.1.1 空间部分....................................................................................................................1 1.1.2 地面部分....................................................................................................................2 1.1.3 移动地球站.................................................................................................................4 1.2 Inmarsat-A 系统.......................................................................................................4 1.3 Inmarsat-B 系统.......................................................................................................4 1.4 Inmarsat-C 系统.......................................................................................................4 1.5 Inmarsat-E 系统.......................................................................................................5 1.6 Inmarsat-M 系统.......................................................................................................6 1.7 Inmarsat mini-M 系统................................................................................................6 1.8 Inmarsat Fleet 系统.....................................................................................................6 1.9 多信道操作.....................................................................................................................6 1.10 在岸对船方向使用 Inmarsat......................................................................................6 图 1-1 Inmarsat 卫星在地球静止轨道上的位置。......................................................1 图 1-2 为船对岸呼叫建立通信信道...............................................................1 图 1-3 不同 Inmarsat 系统的大小比较.......................................................5
我们先从经典信息论中的法诺不等式说起。一个马尔可夫链 X → Y → ˆ X,其中一个随机变量 X,以及从观测 Y 中得到的估计 ˆ X。最简单的理解是,这个马尔可夫链就是一个通信信道,其中 Y 等于噪声加上 X,ˆ X 是基于 Y 做出的估计。因此,最好的情况是 H(X|ˆ X)=0,这意味着我们的估计完全恢复了原始的 X 而没有错误,但是在大多数其他情况下这基本上是不可能的,因此我们感兴趣的是通过信道丢失了多少信息,换句话说,H(X|ˆ X),给出了估计 ˆ X 时 X 还有多少不确定性。因为它不是理想的,所以出错是不可避免的,我们定义 P e=P(ˆ X ̸= X) 和一个新的随机变量 Z [2]。
摘要 — 本教程关于正交时频空间 (OTFS) 调制的前两部分讨论了延迟多普勒 (DD) 域通信的基本原理以及一些先进的收发器设计技术。在本文中,我们将介绍一种基于 OTFS 的集成传感和通信 (ISAC) 系统,该系统被视为下一代无线通信的一项使能技术。特别是,我们说明了 OTFS-ISAC 系统的传感和通信模型。接下来,我们表明,得益于时不变的 DD 信道,传感参数可用于推断通信信道,从而实现高效的传输方案。由于这两种功能都是在同一个 DD 域中实现的,我们简要讨论了基于 OTFS 的 ISAC 系统的几个有希望的优势,这些优势尚未完全揭晓。最后,我们将重点介绍 OTFS 在未来无线网络中的一系列潜在应用。
经典信道的概念相当于概率论中可能遇到的离散时间马尔可夫过程中的单个步骤。马尔可夫性的典型特征是从一个状态转换到下一个状态的概率仅取决于当前状态,而不取决于过程之前访问过的状态的历史。在信息论中,我们说过程没有记忆,因此我们的信道模型也称为离散无记忆信道。有时将经典信道视为保留概率分布的线性映射会有所帮助,即,以与考虑概率分布的转移矩阵相同的方式。经典通信信道 N : ⌃ A ! P (⌃ B ) 将概率分布 p 2 P (⌃ A ) 转换为分布 q 2 P (⌃ B ),如下所示