信道容量的计算.docx

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1、信道容量的计算实验一：信道容量的计算一、实验目的(1)进一步熟悉信道容量的迭代算法。(2)学习如何将复杂的公式转化为程序。(3)掌握高级语言数值计算程序的设计和调试技术。二、实验原理：迭代算法计算信道容量的原理如图所示：三、实验步骤11.初始化信源分布：pi=，循环变量k=1,门限△,C(0)=-8；r(k)2.6(k)pjiij=piErp(k)ipjii=1sexp[k)jilog6(ij]3.p(k+1)Epi=j=1Ersforj=1:Mexp[Epk)jilog6(ij]i=1j=1)rs2.

2、C(k+1=log[Eexp(Ep(k)jilog6ij)]i=1j=1+1)3.若C(k-C(k)C(k+1)>?，则k=k+1，转第2步4.输出P*=(P(k+1)i)k+1)r和C(，终止。5.。分别对两个矩阵??0.690.260.05???0.050.250.7???0.690.26??0.050.7??四、实验程序clc;clearall;N=input('输入信源符号X的个数N=');M=input('输出信源符号Y的个数M=');p_yx=zeros(N,M);%程序设计需要信道矩阵初始

3、化为零fprintf('输入信道矩阵概率')fori=1:Nforj=1:M输入信道矩阵概率p_yx(i,j)=input('p_yx=');%ifp_yx(i)error('不符合概率分布')endendendfori=1:N%各行概率累加求和s(i)=0;forj=1:Ms(i)=s(i)+p_yx(i,j);endendfori=1:N%判断是否符合概率分布if(s(i)=1.000001)进行计算比较结果error('不符合概率分布')endendb=input('输入迭代精度：');%输入

4、迭代精度fori=1:Np(i)=1.0/N;%取初始概率为均匀分布endforj=1:M%计算q(j)q(j)=0;fori=1:Nq(j)=q(j)+p(i)*p_yx(i,j);endendfori=1:N%计算a(i)d(i)=0;forj=1:Mif(p_yx(i,j)==0)d(i)=d(i)+0;elsed(i)=d(i)+p_yx(i,j)*log(p_yx(i,j)/q(j));endenda(i)=exp(d(i));endu=0;fori=1:N%计算uu=u+p(i)*a(i);

5、endIL=log2(u);%计算ILIU=log2(max(a));%计算IUn=1;while((IU-IL)>=b)%迭代计算fori=1:Np(i)=p(i)*a(i)/u;%重新赋值p(i)endq(j)=0;fori=1:Nq(j)=q(j)+p(i)*p_yx(i,j);endendfori=1:N%计算a(i)d(i)=0;forj=1:Mif(p_yx(i,j)==0)d(i)=d(i)+0;elsed(i)=d(i)+p_yx(i,j)*log(p_yx(i,j)/q(j));end

6、enda(i)=exp(d(i));endu=0;fori=1:N%计算uu=u+p(i)*a(i);endIL=log2(u);%计算ILIU=log2(max(a));%计算IUn=n+1;endfprintf('信道矩阵为：');disp(p_yx);迭代次数n=%d',n);fprintf（'fprintf（'信道容量C=%f比特/符号',IL）;例一的运行结果：输入信源符号X的个数N=2输出信源符号Y的个数M=2五、实验结果对矩阵??0.690.260.05??进行运算后结果为：0.0

7、50.70.25???0.690.26?而对矩阵??运算发生错误0.050.7??六、分析讨论利用迭代算法求信道容量试验中，我们可以看出，当信道矩阵符合概率分布，且其小数表示精度较高时，在判定门限合适的情况下，其计算的信道容量比较符合实际值；当其信道矩阵不符合概率分布，程序报错。或实验数据的小数表示不能满足实验精度要求时，所计算的信道容量将会出现较大误差。