奈氏準則和夏農定理的關係是什麼?

時間 2021-06-04 14:41:51

1樓:Robert Zhou

不對。夏農容量給出的是資訊傳輸的fundamental limits,而Nyquist準則給出的最大符號速率並不是。

Nyquist準則是帶限通道中無符號間干擾傳輸方式的設計準則,它是乙個與資訊傳輸效能本質上無關的額外約束,只與發收訊號處理複雜度有關。Nyqusit速率不可超越,是指超越了就必然存在符號間干擾,導致最大似然檢測複雜度提高,但並不必然導致資訊傳輸失敗。

夏農容量是資訊傳輸速率的極限,不依賴於Nyquist準則。有人用Nyquist準則來解釋帶限通道容量公式,這並不對。夏農在2023年對帶限AWGN通道容量的原始證明依賴的是Nyquist-Shannon取樣定理而不是Nyquist準則(雖然二者數學形式類似,但邏輯上存在實質區別:

乙個具體傳輸方法是不能用來證明converse的)。但夏農的做法也還不夠嚴格。帶限高斯通道容量的完整理論是從Slepian到Gallager到Wyner的一票人花了很多年補齊的,其中最關鍵的一步是Slepian-Landau-Pollak對帶限訊號空間維度定理的嚴格證明。

包括OFDM在內,大部分實際系統還是滿足廣義Nyquist準則的,即通過訊號設計,把波形通道分解為正交子通道。事實上,現在99%的通訊領域文獻上來就給乙個離散時間模型,隱含的前提正是系統滿足某種廣義Nyquist準則。但由於訊號時頻不確定性的存在,這一正交分解過程通常會導致訊號空間維度有所損失,也就導致了資訊傳輸效能的一些損失。

在高訊雜比區域這有一定影響。所以一直有人在研究超越Nyquist準則的所謂faster-than-Nyquist signaling。我自己很多年前在這方面也寫過一篇習作,近幾年也有幾篇合作文章。

但這個方向再怎麼研究也還是夏農理論框架內的事情,夏農容量是fundamental limits,不能超越。

2樓:BeyondSelf

理解有些偏頗,最重要的一點是:奈奎斯特頻寬指的是符號速率,夏農定理指的是資訊速率。

對於無噪通道,符號速率的最大值由奈奎斯特頻寬決定,而資訊速率的最大值可以為無窮大

對於有噪通道,它符號速率也肯定低於奈奎斯特頻寬,資訊速率的最大值由夏農定理約束

關於奈奎斯特頻寬,我在另乙個回答裡寫的比較詳細:

怎麼理解奈奎斯特定理中,低通訊道的碼元最大傳輸是2倍頻寬,而帶通訊道卻只有1倍頻寬? - 一蓑煙雨的回答 - 知乎 https://www.

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