信息论与编码试题集概要

1. 在无失真的信源中,信源输出由 H(X) 来度量;在有失真的信源中,信源输出由 R(D) 来度量。

2. 要使通信系统做到传输信息有效、可靠和保密,必须首先 信源 编码, 然后_____加密____编码,再______信道_____编码,最后送入信道。

3. 带限AWGN波形信道在平均功率受限条件下信道容量的基本公式,也就是有名的香农公式是C?Wlog(1?SNR);当归一化信道容量C/W趋近于零时,也即信道完全丧失了通信能力,此时Eb/N0为 -1.6 dB,我们将它称作香农限,是一切编码方式所能达到的理论极限。

4. 保密系统的密钥量越小,密钥熵H(K)就越 小 ,其密文中含有的关于明文的信息量I(M;C)就越 大 。

5. 设输入符号表为X={0,1},输出符号表为Y={0,1}。输入信号的概率分布为p=(1/2,1/2),失真函数为d(0,0) = d(1,1) = 0,d(0,1) =2,d(1,0) = 1,则Dmin= 0 ,R(Dmin)= 1bit/symbol ,相应的编码器转移概率矩阵[p(y/x)]=?0 ,相应的编码器转移概率矩阵[p(y/x)]=?

?10??。 10???10??;Dmax= 0.5 ,R(Dmax)= 01??二、判断题

1. 可以用克劳夫特不等式作为唯一可译码存在的判据。 (? ) 2. 线性码一定包含全零码。 (? )

3. 算术编码是一种无失真的分组信源编码,其基本思想是将一定精度数值作为序列的 编码,是以另外一种形式实现的最佳统计匹配编码。 (×) 4. 某一信源,不管它是否输出符号,只要这些符号具有某些概率特性,就有信息量。 (×) 5. 离散平稳有记忆信源符号序列的平均符号熵随着序列长度L的增大而增大。 (×) 6. 限平均功率最大熵定理指出对于相关矩阵一定的随机矢量X,当它是正态分布时具 有最大熵。 (? ) 7. 循环码的码集中的任何一个码字的循环移位仍是码字。 (? ) 8. 信道容量是信道中能够传输的最小信息量。 (×) 9. 香农信源编码方法在进行编码时不需要预先计算每个码字的长度。 (×) 10. 在已知收码R的条件下找出可能性最大的发码Ci作为译码估计值,这种译码方 法叫做最佳译码。 (? )

三、计算题

某系统(7,4)码

c?(c6c5c4c3c2c1c0)?(m3m2m1m0c2c1c0)其三位校验

位与信息位的关系为:

?c2?m3?m1?m0??c1?m3?m2?m1 ?c?m?m?m210?0(1)求对应的生成矩阵和校验矩阵;

(2)计算该码的最小距离;

(3)列出可纠差错图案和对应的伴随式; (4)若接收码字R=1110011,求发码。 ?1?0解:1. G???0??001000010000110111?0?11?1? H??1?1?1???00?10111111011000?01? ? 00??12. dmin=3 3.

S 000 001 010 100 101 111 011 110 E 0000000 0000001 0000010 0000100 0001000 0010000 0100000 1000000

4. RHT=[001] 接收出错

E=0000001 R+E=C= 1110010 (发码)

四、计算题

已知?X,Y?的联合概率p?x,y?为: 求H?X?,H?Y?,H?X,Y?,I?X;Y?

X01Y01/3011/31/3?1/ 3 解: p(x?0)?2/3 p(x?1)p(y?0)?1/3 p(y?1)?2/ 3H?X??H?Y??H(1/3,2/3)?0.918 bit/symbol H?X,Y??H(1/3,1/3,1/3)=1.585 bit/symbol I?X;Y??H(X)?H(Y)?H(X,Y)?0.251 bit/symbol

六、计算题

若有一信源??X??x1x2?,每秒钟发出2.55个信源符号。 ?????P??0.80.2?将此信源的输出符号送入某一个二元信道中进行传输 (假设信道是无噪无损的,容量为1bit/二元符号), 而信道每秒钟只传递2个二元符号。

(1) 试问信源不通过编码(即x1?0,x2?1在信道中传输) (2) 能否直接与信道连接?

(3) 若通过适当编码能否在此信道中进行无失真传输? (4) 试构造一种哈夫曼编码(两个符号一起编码),

(5) 使该信源可以在此信道中无失真传输。

解:1.不能,此时信源符号通过0,1在信道中传输,2.55二元符号/s>2二元符号/s 2. 从信息率进行比较, 2.55*H(0.8,0.2)= 1.84 < 1*2 可以进行无失真传输

00.6400.64 x1x10.641

3.

111x1x2 0.16 0.2100101x2x1 0.16 x2x20.0401 0.16 01 0.36 K??piKi?0.64?0.16*2?0.2*3?1.56 二元符号/2个信源符号

i?14此时 1.56/2*2.55=1.989二元符号/s < 2二元符号/s

七、计算题

两个BSC信道的级联如右图所示: (1)写出信道转移矩阵; (2)求这个信道的信道容量。

解: (1)

01??01??0??11????11??1???1?????(1??)2??2?1??P?PP12?????????1??1???????2?(1??)2?(1??)? 22?(1??)???

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