信息论与编码期末考试复习
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信息论与编码期末考试题(一)一、判断题.1. 当随机变量X 和Y 相互独立时,条件熵)|(Y X H 等于信源熵)(XH . ()2. 由于构成同一空间的基底不是唯一的,所以不同的基底或生成矩阵有可能生成同一码集. ()3.一般情况下,用变长编码得到的平均码长比定长编码大得多. ()4. 只要信息传输率大于信道容量,总存在一种信道编译码,可以以所要求的任意小的误差概率实现可靠的通信. ()5. 各码字的长度符合克拉夫特不等式,是唯一可译码存在的充分和必要条件. ()6. 连续信源和离散信源的熵都具有非负性. ()7. 信源的消息通过信道传输后的误差或失真越大,信宿收到消息后对信源存在的不确定性就越小,获得的信息量就越小.8. 汉明码是一种线性分组码. ()9. 率失真函数的最小值是0. ()10.必然事件和不可能事件的自信息量都是0. ()二、填空题1、码的检、纠错能力取决于 .2、信源编码的目的是;信道编码的目的是 .3、把信息组原封不动地搬到码字前k 位的),(k n 码就叫做 .4、香农信息论中的三大极限定理是、、 .5、设信道的输入与输出随机序列分别为X 和Y ,则),(),(Y X NI Y X I N N =成立的条件 ..6、对于香农-费诺编码、原始香农-费诺编码和哈夫曼编码,编码方法惟一的是 .7、某二元信源01()1/21/2X P X =,其失真矩阵00a D a ??=,则该信源的max D = . 三、计算题.1、某信源发送端有2种符号i x )2,1(=i ,a x p =)(1;接收端有3种符号i y )3,2,1(=j ,转移概率矩阵为1/21/201/21/41/4P ??=. (1)计算接收端的平均不确定度()H Y ;(2)计算由于噪声产生的不确定度(|)H Y X ;(3)计算信道容量以及最佳入口分布.(二)一、填空题1、信源编码的主要目的是,信道编码的主要目的是。
分) (2)(3分)最大后验概率准则下,有,八(10').二元对称信道如图。
1)若,,求、和()430=p ()411=p ()X H ()Y X H |;()Y X I ; 2)求该信道的信道容量。
解:1)共6分(14.3)(71==∑=i i i l a p L 831.014.361.2)(===LX H R1)求此分组码n=?,k=?共有多少码字?2)求此分组码的生成矩阵G 。
3)写出此分组码的所有码字。
4)若接收到码字(101001),求出伴随式并给出翻译结果。
解:1)n=6,k=3,共有8个码字。
(3分)2)设码字由得()012345C C C C C C C =rT T HC 0=(3分)⎪⎩⎪⎨⎧=⊕⊕⊕=⊕⊕=⊕⊕0000135034012C C C C C C C C C C 令监督位为,则有()012C C C(3分)⎪⎩⎪⎨⎧⊕=⊕=⊕=340451352CC C C C C C C C 生成矩阵为 (2分)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡1011001100100110013)所有码字为000000,001101,010011,011110,100110,101011,110101,111000。
(4分)4)由得TTHR S =,(2分)该码字在第5位发生错误,()101=S (101001)纠正为(101011),即译码为(101001)(1分)(六)一、概念简答题(每题5分,共40分)1.什么是平均自信息量与平均互信息,比较一下这两个概念的异同?2.简述最大离散熵定理。
对于一个有m 个符号的离散信源,其最大熵是多少?3.解释信息传输率、信道容量、最佳输入分布的概念,说明平均互信息与信源的概率分布、信道的传递概率间分别是什么关系?4.对于一个一般的通信系统,试给出其系统模型框图,并结合此图,解释数据处理定理。
5.写出香农公式,并说明其物理意义。
当信道带宽为5000Hz ,信噪比为30dB 时求信道容量。
(一)一、判断题.1. 当随机变量X 和Y 相互独立时,条件熵)|(Y X H 等于信源熵)(X H . ( )2. 由于构成同一空间的基底不是唯一的,所以不同的基底或生成矩阵有可能生成同一码集. ( )3.一般情况下,用变长编码得到的平均码长比定长编码大得多. ( )4. 只要信息传输率大于信道容量,总存在一种信道编译码,可以以所要求的任意小的误差概率实现可靠的通信. ( )5. 各码字的长度符合克拉夫特不等式,是唯一可译码存在的充分和必要条件. ( )6. 连续信源和离散信源的熵都具有非负性. ( )7. 信源的消息通过信道传输后的误差或失真越大,信宿收到消息后对信源存在的不确定性就越小,获得的信息量就越小.8. 汉明码是一种线性分组码. ( )9. 率失真函数的最小值是0. ( )10.必然事件和不可能事件的自信息量都是0. ( )二、填空题1、码的检、纠错能力取决于 .2、信源编码的目的是 ;信道编码的目的是 .3、把信息组原封不动地搬到码字前k 位的),(k n 码就叫做 .4、香农信息论中的三大极限定理是 、 、 .5、设信道的输入与输出随机序列分别为X 和Y ,则),(),(Y X NI Y X I NN =成立的 条件 .6、对于香农-费诺编码、原始香农-费诺编码和哈夫曼编码,编码方法惟一的是 .7、某二元信源01()1/21/2X P X ⎡⎤⎧⎫=⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭,其失真矩阵00a D a ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦,则该信源的max D = . 三、计算题.1、某信源发送端有2种符号i x )2,1(=i ,a x p =)(1;接收端有3种符号i y )3,2,1(=j ,转移概率矩阵为1/21/201/21/41/4P ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦. (1) 计算接收端的平均不确定度()H Y ;(2) 计算由于噪声产生的不确定度(|)H Y X ;(3) 计算信道容量以及最佳入口分布.(二)一、填空题1、信源编码的主要目的是 ,信道编码的主要目的是 。
莆田学院期末考试试卷(A)卷2011 — 2012 学年第一学期课程名称:信息论与编码适用年级/专业: 09/电信(通信)试卷类别开卷()闭卷(√)学历层次本科考试用时 120分钟《.考生注意:答案要全部抄到答题纸上,做在试卷上不给分.........................》.一、简答题(每小题8分,共32分)1.对于一个一般的通信系统,试给出其系统模型框图,并结合此图,解释数据处理定理。
2. 香农信息论研究了哪些内容?试讲述香农第二编码定理。
3. 什么是唯一可译码?什么是即时码(前缀码)?构造唯一可译码的充要条件?(10分)4. 什么是信源编码?什么是信道编码?为何要进行这两者编码?二、证明题(每小题6分,共6分)对于任意的事件X、Y,试证明下列不等式成立:H(X|Y)<=H(X),并说明等式成立的条件。
三、计算题(第1、5题各16分,第2题12分,第3题10分,第4题8分,共62分)1.(16分)一黑白气象传真图的消息只有黑色和白色两种,即信源X={黑,白}。
设黑色出现的概率为P(黑)=0.3,白色的出现概率P(白)=0.7。
求(1)假设图上黑白消息出现前后没有关联,求熵H(X);(2)假设消息前后有关联,其依赖关系为P(白/白)=0.9,P(黑/白)=0.1,P(白/黑)=0.2,P(黑/黑)=0.8,求此一阶马尔可夫信源的熵H2(X);(3)分别求上述两种信源的剩余度,比较和的大小,并说明其物理意义。
2.(12分)一信源产生概率为P(1)=0.005, P(0)=0.995的统计独立二进制数符。
这些数符组成长度为100的数符组。
我们为每一个少于3个“1”的源数符组提供一个二进制码字,所有码字的长度相等。
(1)求出为所规定的所有源符组都提供码字所需的最小码长。
(2)求信源发出一数符组,而编码器无相应码字的概率。
3.(10分)已知一个(6,3)线性分组码的全部码字为001011,110011,010110,101110,100101,111000,011101,000000。
信息论与编码期末考试题(一)一、判断题. 当随机变量和相互独立时,条件熵等于信源熵. ()由于构成同一空间的基底不是唯一的,所以不同的基底或生成矩阵有可能生成同一码集. ()一般情况下,用变长编码得到的平均码长比定长编码大得多. ()只要信息传输率大于信道容量,总存在一种信道编译码,可以以所要求的任意小的误差概率实现可靠的通信. ()各码字的长度符合克拉夫特不等式,是唯一可译码存在的充分和必要条件. ()连续信源和离散信源的熵都具有非负性. ()信源的消息通过信道传输后的误差或失真越大,信宿收到消息后对信源存在的不确定性就越小,获得的信息量就越小. 汉明码是一种线性分组码. ()率失真函数的最小值是. () 1.必然事件和不可能事件的自信息量都是. ()二、填空题 1、码的检、纠错能力取决于 . 2、信源编码的目的是;信道编码的目的是 . 3、把信息组原封不动地搬到码字前位的码就叫做. 4、香农信息论中的三大极限定理是、、 . 5、设信道的输入与输出随机序列分别为和,则成立的条件 .. 6、对于香农-费诺编码、原始香农-费诺编码和哈夫曼编码,编码方法惟一的是 . 7、某二元信源,其失真矩阵,则该信源的=.三、计算题. 1、某信源发送端有2种符号,;接收端有3种符号,转移概率矩阵为. (1)计算接收端的平均不确定度;(2)计算由于噪声产生的不确定度;(3)计算信道容量以及最佳入口分布. 2、一阶马尔可夫信源的状态转移图如右图所示,信源的符号集为. (1)求信源平稳后的概率分布;(2)求此信源的熵;(3)近似地认为此信源为无记忆时,符号的概率分布为平稳分布.求近似信源的熵并与进行比较. 3、设码符号为,信源空间为试构造一种三元紧致码. 4、设二元线性分组码的生成矩阵为. (1)给出该码的一致校验矩阵,写出所有的陪集首和与之相对应的伴随式;(2)若接收矢量,试计算出其对应的伴随式并按照最小距离译码准则试着对其译码. (二)一、填空题 1、信源编码的主要目的是,信道编码的主要目的是。
《信息论基础》参考答案一、填空题1、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。
2、信源的剩余度主要来自两个方面,一是信源符号间的相关性,二是信源符号的统计不均匀性。
3、三进制信源的最小熵为0,最大熵为32log bit/符号。
4、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= H r (S))。
5、当R=C 或(信道剩余度为0)时,信源与信道达到匹配。
6、根据信道特性是否随时间变化,信道可以分为恒参信道和随参信道。
7、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。
8、若连续信源输出信号的平均功率为2σ,则输出信号幅度的概率密度是高斯分布或正态分布或()22212x f x eσπσ-=时,信源具有最大熵,其值为值21log 22e πσ。
9、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)=H(Y)+H(X)。
(2)()()1222H X X H X =≥()()12333H X X X H X =(3)假设信道输入用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)<H(X)。
三、已知信源1234560.20.20.20.20.10.1S s s s s s s P ⎡⎤⎡⎤=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦(1)用霍夫曼编码法编成二进制变长码;(6分) (2)计算平均码长L ;(4分)(3)计算编码信息率R ';(2分)(4)计算编码后信息传输率R ;(2分) (5)计算编码效率η。
(2分)(1)010101111.00.20.20.20.20.10.11S 2S 3S 4S 5S 6S编码结果为:1234560001100101110111S S S S S S ====== (2)610.420.63 2.6i i i L P ρ===⨯+⨯=∑码元符号(3)bit log r=2.6R L '=符号(4)() 2.53bit0.9732.6H S R L ===码元其中,()()bit 0.2,0.2,0.2,0.2,0.1,0.1 2.53H S H ==符号 (5)()()0.973log H S H S L rLη===四、某信源输出A 、B 、C 、D 、E 五种符号,每一个符号独立出现,出现概率分别为1/8、1/8、1/8、1/2、1/8。