第4章 信道编码
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信息论与编码第三版答案《信息论与编码》是一本非常经典的书籍,已经成为了信息科学领域中的经典教材。
本书的第三版已经出版,相比于前两版,第三版的变化不小,主要是增加了一些新内容,同时也对一些旧内容做了修改和完善。
作为一本教材,上面的题目和习题都是非常重要的,它们可以帮助读者更好地理解书中的相关概念和知识点,同时也可以帮助读者更好地掌握理论和技术。
因此,本文将介绍《信息论与编码》第三版中部分习题的答案,方便读者快速查阅和学习。
第一章:信息量和熵1.1 习题1.1Q:两个随机变量的独立性和无关性有什么区别?A:独立性和无关性是两个不同的概念。
两个随机变量是独立的,当且仅当它们的联合概率分布等于乘积形式的边缘概率分布。
两个随机变量是无关的,当且仅当它们的协方差等于0。
1.2 习题1.7Q:什么样的随机变量的熵等于0?A:当随机变量的概率分布是确定的(即只有一个概率为1,其余全为0),其熵等于0。
第二章:数据压缩2.5 习题2.9Q:为什么霍夫曼编码比熵编码更加高效?A:霍夫曼编码能够更好地利用信源的统计特征,将出现频率高的符号用较短的二进制编码表示,出现频率低的符号用较长的二进制编码表示。
这样一来,在编码过程中出现频率高的符号会占用较少的比特数,从而能够更加高效地表示信息。
而熵编码则是针对每个符号分别进行编码,没有考虑符号之间的相关性,因此相比于霍夫曼编码更加低效。
第四章:信道编码4.2 习题4.5Q:在线性块码中,什么是生成矩阵?A:在线性块码中,生成矩阵是一个包含所有二元线性组合系数的矩阵。
它可以用来生成码字,即任意输入信息序列可以通过生成矩阵与编码器进行矩阵乘法得到相应的编码输出序列。
4.3 习题4.12Q:简述CRC校验的原理。
A:CRC校验是一种基于循环冗余校验的方法,用于检测在数字通信中的数据传输错误。
其基本思想是将发送数据看作多项式系数,通过对这个多项式进行除法运算,得到余数,将余数添加到数据尾部,发送给接收方。
第4章抗干扰二元编码原理与方法信源编码目的:压缩冗余,提高有效性。
信道编码目的:提高传输可靠性,通过增加冗余来实现,方法是纠错编码。
信道编码●在理论上,Shannon第二编码定理已指出,只要当实际传信率R<C(信道容量)几乎无差错的信道编、译码是存在的。
●理论上的存在性并不等于实际上的可构造性,本章就是研究如何构造如何实现信道编码的理论与方法。
●从原理上看,构造信道码的基本思路是根据一定的规律在待发送的信息码元中人为的加入一定的多余码元,以保证在传输中发送码元的可靠性。
按照差错类型大致可分为三类:●独立差错信道:噪声独立随机的影响每个码元,白噪声信道属于这类信道。
差错独立随机出现;●突发差错信道:差错是成片,成串出现的,衰落信道、码间干扰、脉冲干扰信道属于这类;●混合差错信道:差错既有随机独立的,也有成片,成串出现的,实际的移动信道属于此类;采用冗余校验的基本思想:即在基本的有效数据外,再扩充部分位,增加部分(冗余部分)被称为校验位。
将校验位与数据位一起按某种规则编码,写入存储器或向外发送。
当从存储器读出或接收到外部传入的代码时,再按相应的规则进行判读。
若约定的规则被破坏,则表示出现错误。
根据错误的特征进行修正恢复。
几个名词概念:码字:由若干代码组成的一个字。
如8421码中6(0110),7(0111)码距:一种码制中任意两个码字间的最小距离。
距离:两个码字之间不同的代码个数。
8421码中,最小的码距为1,如0000和0001、0010和0011等;最大码距为4,如0111和1000。
8421码的码距为1。
码距为1,即不能查错也不能纠错。
码距越大,查错、纠错能力越强。
4.1 抗干扰编码4.1.1 编码与纠错信宿收到禁用码字时,才能断定出错。
例4.1.1最小码距与检纠错能力:码距:两个码字之间相异码元的数目。
码重:码组中非零码元的个数。
如001,码重为1;011,码重为2。
对于如图所示的3位二进制码,如果8个码组可用,(000,001,010,011,100,101,110,111),各点之间最小相差1个边长,最小码距为1。
第一章绪论1.以无线广播和电视为例,说明图1-3模型中的信息源,受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中,信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号,收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音;在电视系统中,信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。
收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像;二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波2.何谓数字信号,何谓模拟信号,两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值;模拟信号指电信号的参量可以取连续值。
他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的3.何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点:1.抗干扰能力强;2.传输差错可以控制;3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理;4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化;5.设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低;6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。
另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。
4.数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。
其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。