信息论与编码陈运主编答案完整版(6)

2020-02-22 12:05

?X ? ? x1 ?=? ?P X( )? ?0.6

x2 ?通过一干扰信道,接收符号为Y = { y1, y2 },信道转移矩 ? 0.4?

3.1 设信源?

?5 1?

6?

?6 ?,求:阵为?1 3

?? ?4 4?

(1) 信源X中事件x1和事件x2分别包含的自信息量;

(2) 收到消息yj (j=1,2)后,获得的关于xi (i=1,2)的信息量; (3) 信源X和信宿Y的信息熵;

(4) 信道疑义度H(X/Y)和噪声熵H(Y/X); (5) 接收到信息Y后获得的平均互信息量。解:

1)

2)

I x( 1) =?log2 p x( 1) =?log 0.62 = 0.737 bit

I x( 2 ) =?log2 p x( 2 ) =?log 0.42 =1.322 bit

p y( 1) = p x p y( 1) ( 1 / x1)+ p x( 2 ) (p y1 / x2 ) = 0.6× +

0.4× =

0.6 p y( 2 ) = p x p y( 1) ( 2 / x1)+ p

·17·

x( 2 ) (p y2 / x2 ) = 0.6× + 0.4× =

3)

0.4

p y( 1 / x1) 5/6

I x y( 1; 1) = log2= log2 = 0.474 bit

p y( 1) 0.6

p y( 2 / x1) 1/6

I x y( 1; 2 ) = log2= log2

p y( 2 ) 0.4 p y( 1 / x2 ) 1/4 I x( 2; y1) = log2 p y( 1)

= log2

=?1.263 bit =?1.263 bit 0.6

p y( 2 / x2 ) 3/4

I x( 2; y2 ) = log2 = log2 = 0.907 bit

p y( 2 ) 0.4

i

H X() =?∑ p x( i )log p x( i ) =?(0.6log0.6 + 0.4log0.4)log2 10 = 0.971 bit symbol/

H Y( ) =?∑ p y( j )log p y( j ) =?(0.6log0.6 + 0.4log0.4)log2 10 = 0.971 bit symbol/

j

4)

H Y X(

·18·

/ )

=?

∑∑ p x p y( ) ( / x)log p y( / x)

i

j

i

j

i

j

i

5)

(0.6

= 0.715 bit symbol/ ?H X( ) + H Y X( /) = H Y( ) + H X Y( / ∴H X Y(

/

) = H X( ) + H Y X( /

)

) ?H Y( )

= 0.971+ 0.715?0.971 = 0.715 bit symbol/

I X Y(

; ) = H X( ) ?H X Y(

?2

/ 1?

) = 0.971?0.715 = 0.256 bit symbol/

?3 3??

2

3.2 设二元对称信道的传递矩阵为?1

??

?3 3?

(1) 若P(0) = 3/4, P(1) = 1/4,求H(X), H(X/Y), H(Y/X)和

I(X;Y);

(2) 求该信道的信道容量及其达到信道容量时的输入概率分布;解:

1)

H X p x ) 0.811 bit

symbol/

H Y X(

i

j

=?

/ ) ∑∑ p x p y( i ) ( j / xi )log p y( j / xi )

=?(

= 0.918 bit symbol/

× + × + × + × )×log 102

·19·

p y

p x y p x p y x p y x

p x yp x

p y

p x y p x p y

j

p x y

x p x p y x

= 0.980 bit symbol/

H Y( ) =?∑ p y( j ) =?(0.5833×log 0.58332 + 0.4167×log 0.4167)2 I X Y(

; ) = H X(

) ?H X Y(

/

) = H Y( ) ?H Y X( /

)

H X Y( / ) = H X( ) ?H Y( ) + H Y X( / ) = 0.811?0.980 + 0.918 = 0.749 bit symbol/ I X Y( ; ) = H X( ) ?H X Y( / ) == 0.811?0.749 = 0.062 bit symbol/

2)

+

C = max (I X Y; ) = log2 m ?H mi = log 22 + (

)×log 102 = 0.082 bit symbol/

p x( i ) =

3.3 设有一批电阻,按阻值分70%是2KΩ,30%是5 KΩ;按瓦分64%是0.125W,其余是

0.25W。现已知 2 KΩ阻值的电阻中 80%是 0.125W,问通过测量阻值可以得到的关于瓦数的平均信息量是多少?解:对本题建立数学模型如下:

?X阻值? ?x1 = ΚΩ2 x2 = ΚΩ5? ?

? =?

??

?Y瓦数? ?y1 =1/8

? =?

y2 =1/ 4?

?

·20·


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