信息理论与编码实验指导书

《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：

????X??x1?0????x2?1??P(X)???????p????????1?p?,????0?p?1 ????H(X)???p(xi)logp(xi)???[plogp?(1?p)log(1?p)]??H(p)i

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)-(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; for n=1:100 for m=1:100 if P_Q(n,m)>=1 Q(n,m)=nan; end end end

H=-P.*log2(P)-Q.*log2(Q)-(1-P-Q).*log2(1-P-Q); mesh(P,Q,H);

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：

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