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信息论与编码实验报告课案
《信息论与编码》实验报告
实验序号:01 实验项目名称:离散信源及其信息测度
学 号姓 名专业、班级实验地点计202指导教师时 间2016/9/28一、实验内容:
例2.1假设一条电线上串联了8个灯泡x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8.这8个灯泡损坏的可能性是等概率的,现假设这8个灯泡中有一个也只有一个灯泡已损坏,致使串联灯泡都不能点亮。
MATLAB程序如下:
clear all
p1=1/8 %测量前的概率
p2=1/4
p3=1/2
I1=log2(1/p1) %第一次测量前的不确定性
I2=log2(1/p2) %第二次测量前的不确定性
I3=log2(1/p3) %第三次测量前的不确定性
I4=I1-I2 %每一次测量获得的信息量
I5=I2-I3
I6=I3
程序结果为:
p1 = 0.1250
p2 =0.2500
p3 =0.5000
I1 =3
I2 =2
I3 =1
I4 =1
I5 =1
I6 =1
例2.4 设某甲地的天气预报为:晴(占4/8)、阴(占2/8)、大雨(占1/8)、小雨(占1/8)。又设某乙地的天气预报为:晴(占7/8),小雨(占1/8)。试求两地天气预报各自提供的平均信息量。若甲地天气预报为两极端情况,一种是晴出现概率为1而其余为0.另一种是晴、阴、小雨、大雨、出现的概率都相等,为1/4.试求这两极端情况所提供的平均信息量。又试求乙地出现这两极端情况所提供的平均信息量。
MATLAB程序如下:
clear all
p(1)=4/8; %甲地晴的概率
p(2)=2/8; %甲地阴的概率
p(3)=1/8; %甲地大雨的概率
p(4)=1/8; %甲地小雨的概率
p(5)=7/8; %乙地晴的概率
p(6)=1/8; %乙地小雨的概率
p(7)=1; %第一种极端晴的概率
p(8)=1/4; %第二种极端晴、阴、小雨、大雨的概率
H1=0;H2=0;
for i=1:4 %甲地信息熵
H1=H1-p(i)*log2(p(i));
i=i+1;
end
for i=5:6 %乙地信息熵
H2=H2-p(i)*log2(p(i));
i=i+1;
end
H1 %甲地信息熵
H2 %乙地信息熵
H3=-p(7)*log2(p(7)) %甲地第一种两极端情况的信息熵
H4=-4*p(8)*log2(p(8)) %甲地第二种两极端情况的信息熵
H5=-p(7)*log2(p(7)) %乙地第一种两极端情况的信息熵
H6=-2*p(8)*log2(p(8)) %乙地第二种两极端情况的信息熵
程序结果为:
H1 =1.7500
H2 =0.5436
H3 =0
H4 =2
H5 =0
H6 =1
3.证明信息熵的上凸性。
熵函数H(P)是概率矢量P=( ,,…,)的严格∩型凸函数(或称上凸函数)。即对任意概率矢量P=(,,…,)和Q=(),及任意0a1有 H[aP+(1-a)Q]≥aH(p)+(1-a)H(Q)
证明:
因为0≤pi≤1,0≤qi≤1,Σpi=1, Σqi=1,0≤a≤1 所以
设且
即得证。
正因为熵函数具有上凸性,所以熵函数具有极值,熵函数的极大值存在。
例二元信源,该信源符号只有两个,设为0和1,符号输出的概率分别为p和1-p,则二元信源的熵为:H(x)=-[plog(p)+(1-p)log(1-p)]
Matlab画图命令为:
syms p;
H=sym(-[p*log2(p)+(1-p)*log2(1-p)]);
ezplot(H,[0,1])
grid on
当等概率即p=1-p=0.5时熵函数取极大值。六、评语
成绩(100分制)
《信息论与编码》实验报告
实验序号:02 实验项目名称:离散信道及其信道容量
学 号姓 名专业、班实验地点计算机楼202指导教师时 间2016年11月7日实验目的及要求
讨论离散信道的统计特性和数学模型;
掌握离散信道及其信道容量
实验内容与步骤
实验内容一:写程序判定一个信道矩阵是否为对称离散信道。
程序:
P=input(输入信道转移概率矩阵:);
[r,c]=size(P);
if sum(P,2)-1~=zeros
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