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时间:2020-03-29
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1、《信息理论与编码》实验指导书武汉理工大学教材中心2009年7月实验一绘制二进熵函数曲线一、实验目的 1.熟悉Matlab工作环境及工具箱; 2.掌握Matlab绘图函数; 3.理解熵函数表达式及其性质。二、实验内容 实验内容与要求 内容:用Matlab软件绘制二进熵函数曲线。 要求: 1.提前预习实验,认真阅读教材及相应的参考书,熟悉实验原理; 2.遵守实验室规定,实验过程中服从实验室管理人员和实验指导老师的管理; 3.独立完成实验,认真做好实验记录; 4.实验结束后,认真填写实验
2、报告。 知识要点1.信源熵的概念及其性质。参照教材及参考书。2.二进熵公式:注意:虽然理论上定义0·log0=0,但是,在实际运算时,对数函数logx的变量x不能取0值,而应设置一个系统默认的最小值eps。三、实验总结 1、绘制二进熵函数曲线,观察曲线形状。 2、结合熵函数的性质,分析二进熵函数曲线的特点。四、思考与提高 1、绘制三元熵函数曲线,观察曲线形状。 2、结合熵函数的性质,分析三元熵函数曲线的特点。p=0.00001:0.00001:0.99999;h=-p.*log2(p)-
3、(1-p).*log(1-p);plot(p,h);title('二进熵函数曲线');ylabel('H(p,1-p)');p=linspace(eps,1-eps,100);q=linspace(eps,1-eps,100);[P,Q]=meshgrid(p,q);P_Q=P+Q;forn=1:100form=1:100ifP_Q(n,m)>=1Q(n,m)=nan;endendendH=-P.*log2(P)-Q.*log2(Q)-(1-P-Q).*log2(1-P-Q);mesh(P,Q,H);
4、title('三维熵函数图像');实验二一般信道容量迭代算法一、实验目的 1、熟悉Matlab工作环境及工具箱; 2、掌握一般信道容量迭代算法的原理。二、实验内容 实验内容与要求 内容:用Matlab软件编程实现一般信道容量迭代算法。 要求: 1、提前预习实验,认真阅读相应的参考书,熟悉实验原理; 2、遵守实验室规定,实验过程中服从实验室管理人员和实验指导老师的管理; 3、独立完成实验,认真做好实验记录; 4、实验结束后,认真填写实验报告。 知识要点:: 1、一
5、般信道容量迭代算法的原理。参照教材及参考书。2、程序流程图如下:其中: (1) (2)实验提示: 1、设定不同的信道(对称信道、非对称信道),计算最佳输入分布,分析计算结果的异同。 2、设定不同的迭代精度,分析其对计算结果的影响。三、实验总结 1、信道的性质与最佳输入分布的关系。 2、迭代精度对计算结果的影响。四、思考与提高 1、编制一般信道容量迭代算法的通用程序,适应不同的信道特性。 2、优化程序,提高运算速度。实验三二进制霍夫曼编码一、实验目的 1、熟悉Matlab工作
6、环境及工具箱;2、掌握霍夫曼编码的基本步骤;3、利用MATLAB实现霍夫曼编码。二、实验内容 实验内容与要求 内容:用Matlab软件编程实现二进制霍夫曼编码。 要求: 1、提前预习实验,认真阅读相应的参考书,熟悉实验原理; 2、遵守实验室规定,实验过程中服从实验室管理人员和实验指导老师的管理; 3、独立完成实验,认真做好实验记录; 4、实验结束后,认真填写实验报告。 知识要点: 1、霍夫曼编码的基本原理。参照教材及参考书。 2、二进制霍夫曼编码方法。基本原理:变长编码不要求所有码
7、字长度相同,对不同概率的信源符号或序列,可赋予不同长度的码字。变长编码力求平均码长最小,此时编码效率最高,信源的冗余得到最大程度的压缩。1)几种常用变长编码方法:霍夫曼编码费若编码香农编码。2)霍夫曼编码:二进制霍夫曼编码r进制霍夫曼编码符号序列的霍夫曼编码。3)二进制霍夫曼编码的编码过程:将信源中n个符号按概率分布的大小,以递减次序排列起来;用0和1码分别分配给概率最小的两个信源符号,并将这两个概率最小的信源符号合并成一个新符号,并用这两个最小概率之和作为新符号的概率,从而得到只包含n-1个符号的新
8、信源,称为其缩减信源;把缩减信源的符号仍按概率大小以递减次序排列,再将最后两个概率最小的符号合并成一个新符号,并分别用0和1码表示,这样又形成一个新缩减信源;依次继续下去,直到缩减信源最后只剩两个符号为止。再将最后两个新符号分别用0和1码符号表示。最后这两个符号的概率之和为1,然后从最后一级缩减信源开始,依编码路径右后向前返回,就得到各信源符号所对应得码符号序列,即对应得码字。r进制霍夫曼编码由二进制霍夫曼编码可推广到r进制霍夫曼编码,只是每次求缩减信源
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