信息论基础》试卷(期末A卷.doc

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1、《信息论基础》答案一、填空题（本大题共10小空，每小空1分，共20分）1.按信源发出符号所对应的随机变量之间的无统计依赖关系，可将离散信源分为有记忆信源和无记忆信源两大类。2.一个八进制信源的最大熵为3bit/符号3.有一信源X，其概率分布为，其信源剩余度为94.64%；若对该信源进行十次扩展，则每十个符号的平均信息量是15bit。4.若一连续消息通过放大器，该放大器输出的最大瞬间电压为b，最小瞬时电压为a。若消息从放大器中输出，则该信源的绝对熵是；其能在每个自由度熵的最大熵是log（b-a）bit/自由度；若放大器的最高频率为F，则单位时间内输出的最大

2、信息量是2Flog（b-a）bit/s.5.若某一信源X，其平均功率受限为16w，其概率密度函数是高斯分布时，差熵的最大值为；与其熵相等的非高斯分布信源的功率为6、信源编码的主要目的是提高有效性，信道编码的主要目的是提高可靠性。7、无失真信源编码的平均码长最小理论极限制为信源熵（或H(S)/logr=Hr(S)）。8、当R=C或（信道剩余度为0）时，信源与信道达到匹配。9、根据是否允许失真，信源编码可分为无失真信源编码和限失真信源编码。10、在下面空格中选择填入数学符号“”或“”（1）当X和Y相互独立时，H（XY）=H(X)+H(X/Y)。（2）假设信道

3、输入用X表示，信道输出用Y表示。在无噪有损信道中，H(X/Y)>0,H(Y/X)=0,I(X;Y)

4、）+P（4,3）=1/366=1/6则该消息包含的信息量是：I=-logP（“点数和为7”）=log6=2.585bit3.P（“两个点数没有一个是1”）=1-P（“两个点数中至少有一个是1”）=1-P(1,1or1,jori,1)=1-(1/36+5/36+5/36)=25/36则该消息包含的信息量是：I=-logP（“两个点数中没有一个是1”）=log25/36=0.53bit三、设X、Y是两个相互统计独立的二元随机变量，其取-1或1的概率相等。定义另一个二元随机变量Z，取Z=YX（一般乘积）。试计算：1.H（Y）、H（Z）；2.H（XY）、H（YZ

5、）；3.I（X;Y）、I（Y;Z）；解：1.=1bit/符号Z=YX而且X和Y相互独立==故H(Z)==1bit/符号2.从上式可以看出:Y与X的联合概率分布为:P(Y,Z)Y=1Y=-1Z=10.250.25Z=-10.250.25H(YZ)=H(X)+H(Y)=1+1=2bit/符号3.X与Y相互独立，故H(X

6、Y)=H(X)=1bit/符号I（X;Y）=H(X)-H(X

7、Y)=1-1=0bit/符号;I(Y;Z)=H(Y)-H(Y

8、Z)=H(Y)-[H(YZ)-H(Z)]=0bit/符号四、如图所示为一个三状态马尔科夫信源的转移概率矩阵P=1.绘制

9、状态转移图；2.求该马尔科夫信源的稳态分布；3.求极限熵；解：1.状态转移图如右图2.由公式,可得其三个状态的稳态概率为：3.其极限熵:五、在干扰离散对称信道上传输符号1和0，已知P（0）=1/4,P(1)=3/4,试求：010.90.10.10.9011.该信道的转移概率矩阵P;2.信道疑义度H（X

10、Y）;3.该信道的信道容量以及其输入概率分布解：1.该转移概率矩阵为P=2.根据P（XY）=P（Y

11、X）P（X），可得联合概率P（XY）YYX=09/401/40X=13/4027/40P(Y=i)12/4028/40由P（X

12、Y）=P(X

13、Y)/P(Y)

14、可得P(X

15、Y)Y=0Y=1X=03/41/28X=11/427/28H(X

16、Y)=-3.该信道是对称信道，其容量为：C=logs-H=log2-H（0.9,0.1）=1-0.469=0.531bit/符号这时，输入符号服从等概率分布，即六、某信道的转移矩阵试求：该信道的信道容量及其最佳输入概率分布。解：该信道是准对称信道，分解为两个互不相交的子信道矩阵这里C=logr-H(P的行矢量)-=0.174bit/符号这时，输入端符号服从等概率分布，即=七、信源符号X有六种字母，概率为0.32,0.22,0.18,0.16,0.08,0.04。用赫夫曼编码法编

17、成二进制变长码，写出编码过程并计算其平均码长、编码后的信息传输率和编码效率解：码