计算机科学 > 信息论
[提交于 2016年7月6日
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标题: 关于高斯噪声信道中的最小均值$p$-阶误差及其应用
标题: On the Minimum Mean $p$-th Error in Gaussian Noise Channels and its Applications
摘要: 从观测值中估计任意随机向量的问题,其中噪声是加性高斯白噪声,成本函数取为最小均值$p$-阶误差(MMPE),被考虑。经典的最小均方误差(MMSE)是MMPE的一个特例。推导并讨论了MMPE的几个界、性质和应用。对于高斯和二进制输入分布,找到了最优的MMPE估计器。推导了MMPE作为输入分布、信噪比(SNR)和阶数$p$的函数的性质。特别是,证明了MMPE是$p$和SNR的连续函数。这些结果可能得益于对MMPE的插值和测度变换界。"单交叉点性质"(SCPP)在所有SNR值{\it 以上}某个已知MMSE值的情况下限制了MMSE,同时结合I-MMSE关系,是信息论中推导逆向证明的强大工具。通过研究条件MMPE的概念,展示了SCPP的统一证明(即对于任何$p$)。然后展示了SCPP的互补界,该界在所有SNR值{\it 下方}某个已知MMPE值的情况下限制了MMPE。作为MMPE的第一个应用,提供了一个基于MMPE的条件微分熵的界,这进而得到了离散输入在高斯噪声信道上实现的互信息的Ozarow-Wyner下界的推广。作为第二个应用,MMPE被证明优于之前对相变现象的描述,该现象在达到容量的码长趋于无穷大的极限时表现为MMSE作为SNR函数的不连续性。作为最终应用,MMPE被用来显示互信息的二阶导数的界,这些界比以前已知的界更紧。
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