信息论与编码试题集与答案(新)说课材料.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。信息论与编码试题集与答案(新)-1. 在无失真的信源中，信源输出由H(X)来度量；在有失真的信源中，信源输出由R(D)来度量。2. 要使通信系统做到传输信息有效、可靠和保密，必须首先信源编码，然后_加密_编码，再_信道_编码，最后送入信道。3. 带限AWGN波形信道在平均功率受限条件下信道容量的基本公式，也就是有名的香农公式是；当归一化信道容量C/W趋近于零时，也即信道完全丧失了通信能力，此时Eb/N0为-1.6dB，我们将它称作香农限，是一切编码方式所能达到的理论极限。4. 保密系统的密钥量越小，密钥熵H(K)就越小，其密文中含有的关于明文的信息量I(M；C)就越大。5. 已知n7的循环码，则信息位长度k为3，校验多项式h(x)=。6. 设输入符号表为X0，1，输出符号表为Y0，1。输入信号的概率分布为p(1/2，1/2)，失真函数为d(0，0)=d(1，1)=0，d(0，1)=2，d(1，0)=1，则Dmin0，R(Dmin)1bit/symbol，相应的编码器转移概率矩阵p(y/x)；Dmax0.5，R(Dmax)0，相应的编码器转移概率矩阵p(y/x)。已知用户A的RSA公开密钥(e,n)=(3,55)，,则40，他的秘密密钥(d,n)(27,55)。若用户B向用户A发送m=2的加密消息，则该加密后的消息为8。二、判断题1. 可以用克劳夫特不等式作为唯一可译码存在的判据。（Ö）2. 线性码一定包含全零码。（Ö）3. 算术编码是一种无失真的分组信源编码，其基本思想是将一定精度数值作为序列的编码，是以另外一种形式实现的最佳统计匹配编码。（×）4. 某一信源，不管它是否输出符号，只要这些符号具有某些概率特性，就有信息量。（×）5. 离散平稳有记忆信源符号序列的平均符号熵随着序列长度L的增大而增大。（×）6. 限平均功率最大熵定理指出对于相关矩阵一定的随机矢量X，当它是正态分布时具有最大熵。（Ö）7. 循环码的码集中的任何一个码字的循环移位仍是码字。（Ö）8. 信道容量是信道中能够传输的最小信息量。（×）9. 香农信源编码方法在进行编码时不需要预先计算每个码字的长度。（×）10. 在已知收码R的条件下找出可能性最大的发码作为译码估计值，这种译码方法叫做最佳译码。（Ö）三、计算题某系统（7，4）码其三位校验位与信息位的关系为：（1）求对应的生成矩阵和校验矩阵；（2）计算该码的最小距离；（3）列出可纠差错图案和对应的伴随式；（4）若接收码字R=1110011，求发码。解：1.2.dmin=33.SE000000000000100000010100000010100000010010100010001110010000011010000011010000004.RHT=001接收出错E=0000001R+E=C=1110010(发码)四、计算题已知的联合概率为：求，解:0.918bit/symbol=1.585bit/symbol0.251bit/symbol五、计算题一阶齐次马尔可夫信源消息集，状态集，且令，条件转移概率为，(1)画出该马氏链的状态转移图；(2)计算信源的极限熵。解：(1)（2）H(X|S1)=H(1/4,1/4,1/2)=1.5比特/符号H(X|S2)=H(1/3,1/3,1/3)=1.585比特/符号H(X|S3)=H(2/3,1/3)=0.918比特/符号比特/符号六、计算题若有一信源，每秒钟发出2.55个信源符号。将此信源的输出符号送入某一个二元信道中进行传输（假设信道是无噪无损的，容量为1bit/二元符号），而信道每秒钟只传递2个二元符号。（1） 试问信源不通过编码（即x1®0,x2®1在信道中传输）（2） 能否直接与信道连接？（3） 若通过适当编码能否在此信道中进行无失真传输？（4） 试构造一种哈夫曼编码(两个符号一起编码)，使该信源可以在此信道中无失真传输。解：1.不能，此时信源符号通过0，1在信道中传输，2.55二元符号/s>2二元符号/s2.从信息率进行比较，2.55*=1.84<1*2可以进行无失真传输3.1.56二元符号/2个信源符号此时1.56/2*2.55=1.989二元符号/s<2二元符号/s七、计算题两个BSC信道的级联如右图所示：（1）写出信道转移矩阵；（2）求这个信道的信道容量。解：（1）（2）信息理论与编码试卷答案中南大学考试试卷200-2010学年上学期期末考试试题时间100分钟信息论基础课程32学时学分考试形式：闭卷专业年级：通信07级总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一填空题（本题20分，每小题2分）1无失真信源编码的中心任务是编码后的信息率压缩接近到1限失真压缩中心任务是在给定的失真度条件下，信息率压缩接近到2。2信息论是应用近代数理统计方法研究信息的传输、存储与处理的科学，故称为3；1948年香农在贝尔杂志上发表了两篇有关的“通信的数学理论”文章，该文用熵对信源的4的度量，同时也是衡量5大小的一个尺度；表现在通信领域里，发送端发送什么有一个不确定量，通过信道传输，接收端收到信息后，对发送端发送什么仍然存在一个不确定量，把这两个不确定量差值用6来表示，它表现了通信信道流通的7,若把它取最大值，就是通信线路的8，若把它取最小值，就是9。3若分组码H阵列列线性无关数为n,则纠错码的最小距离dmin为10。二简答题（本题20分，每小题4分）1.根据信息理论当前无失真压宿在压宿空间和速度两个方向还有研究价值吗？2.我们知道，“猫”(调制解调器的俗称)是在模拟链路上传输数字数据的设备，它可以在一个音频电话线上传输二进制数据，并且没有太高的错误率。现在，我们上网用的“猫”的速度已可达到56Kbps了，但是，如果你用网络蚂蚁或其它软件从网上下载东西时，你会发现很多时候网络传输的速度都很低，远低于56Kbps（通常音频电话连接支持的频率范围为300Hz到3300Hz，而一般链路典型的信噪比是30dB）（摘自中新网）3.结合信息论课程针对”信息”研究对象,说明怎样研究一个对象.4.用纠错编码基本原理分析由下列两种生成矩阵形成线性分组码的优劣（1）（2）5.新华社电,2008年5月16日下午6时半，离汶川地震发生整整100个小时。虚弱得已近昏迷的刘德云被救援官兵抬出来时，看到了自己的女儿。随即，他的目光指向自己的左手腕。女儿扑上去，发现父亲左手腕上歪歪扭扭写着一句话：“我欠王老大3000元。”请列出上面这段话中信号、消息、信息。三计算编码题（本题60分）1.从大量统计资料知道，男性中红绿色盲的发病率为7%，女性发病率为0.5%。（10分）（1） 若问一位女士：“你是否是色盲？”他的回答可能是“是”，可能是“否”，问这两个回答中各含多少信息量？从计算的结果得出一个什么结论？（2） 如果问一位女士，问她回答（是或否）前平均不确定性和回答（是或否）后得到的信息量各为多少？2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)=0.5，白色出现的概率为P(白)=0.5。（10分）(1)假设图上黑白消息出现前后没有关联，求信源的H熵；(2)假设消息只前后有关联，其依赖关系为P(白/白)=0.8，P(黑/白)=0.2，P(白/黑)=0.4，P(黑/黑)=0.6，求信源的H熵;（3)比较上面两个H的大小，并说明其物理含义。3离散无记忆信源P(x1)=8/16；P(x2)=3/16；P(x3)=4/16；P(x4)=1/16；（10分）(1)计算对信源的逐个符号进行二元定长编码码长和编码效率；(2)对信源编二进制哈夫曼码，并计算平均码长和编码效率。(3)你对哈夫曼码实现新信源为等概的理解。4设二元对称信道的传递矩阵为若P(0)=3/4,P(1)=1/4，求该信道的信道容量及其达到信道容量时的输入概率分布；并说明物理含义。（10分）5设信源通过一干扰信道，接收符号为Y=y1,y2，信道转移矩阵为，求：（10分）(1)收到消息yj(j=1)后，获得的关于xi(i=2)的信息量；(2)信源X和信宿Y的信息熵；信道疑义度H(X/Y)和噪声熵H(Y/X)；(3)接收到信息Y后获得的平均互信息量。6二元(7，4)汉明码校验矩阵H为：（10分）（1）写出系统生成矩阵G，列出错误形式和伴随矢量表，你能发现他们之间有什么联系，若没有这个表怎么译码，（2）若收到的矢量0000011，请列出编码后发送矢量、差错矢量、和编码前信息矢量。一、填空题(每空分，共0分)设的取值受限于有限区间a,b，则X服从均匀分布时，其熵达到最大；如X的均值为，方差受限为，则X服从高斯分布时，其熵达到最大。2信息论不等式：对于任意实数，有，当且仅当时等式成立。3设信源为X=0，1，P（0）=1/8，则信源的熵为比特/符号，如信源发出由m个“0”和（100-m）个“1”构成的序列，序列的自信息量为比特/符号。4离散对称信道输入等概率时，输出为等概分布。5根据码字所含的码元的个数，编码可分为定长编码和变长编码。6设DMS为，用二元符号表对其进行定长编码，若所编的码为000，001，010，011，100，101，则编码器输出码元的一维概率0.747,0.253。二、简答题（30分） 设信源为，试求（1）信源的熵、信息含量效率以及冗余度；（2） 求二次扩展信源的概率空间和熵。解：（1）（2）二次扩展信源的概率空间为：XX1/163/163/169/16 什么是损失熵、噪声熵？什么是无损信道和确定信道？如输入输出为，则它们的分别信道容量为多少？答：将H（X|Y）称为信道的疑义度或损失熵，损失熵为零的信道就是无损信道，信道容量为logr。将H（Y|X）称为信道的噪声熵，噪声熵为零的信道就是确定信道，信道容量为logs。 信源编码的和信道编码的目的是什么？答：信源编码的作用：（1）符号变换：使信源的输出符号与信道的输入符号相匹配；（2）冗余度压缩：是编码之后的新信源概率均匀化，信息含量效率等于或接近于100%。信道编码的作用：降低平均差错率。 什么是香农容量公式？为保证足够大的信道容量，可采用哪两种方法？答：香农信道容量公式：，B为白噪声的频带限制，为常数，输入X（t）的平均功率受限于。由此，为保证足够大的信道容量，可采用（1）用频带换信噪比；（2）用信噪比换频带。 什么是限失真信源编码？答：有失真信源编码的中心任务：在允许的失真范围内把编码的信息率压缩到最小。三、综合题（20+15+15）设随机变量和的联合概率空间为定义一个新的随机变量(普通乘积)（1） 计算熵H（X），H（Y），H（Z），H（XZ），H（YZ），以及H（XYZ）；（2） 计算条件熵H（X|Y），H（Y|X），H（X|Z），H（Z|X），H（Y|Z），H（Z|Y），H（X|YZ），H（Y|XZ）以及H（Z|XY）；（3） 计算平均互信息量I（X；Y），I（X：Z），I（Y：Z），I（X；Y|Z），I（Y；Z|X）以及I（X：，Z|Y）。解：（1）XY0101/83/81/213/81/81/21/21/2（2）XZ0101/201/213/81/81/27/81/8YZ0101/201/213/81/81/27/81/8(3) 设二元对称信道的输入概率分布分别为，转移矩阵为，（） 求信道的输入熵，输出熵，平均互信息量；（） 求信道容量和最佳输入分布；（） 求信道剩余度。解：（1）信道的输入熵；（2）最佳输入分布为，此时信道的容量为(3)信道的剩余度： 设有，其转移矩阵为，若信道输入概率为，试确定最佳译码规则和极大似然译码规则，并计算出相应的平均差错率。解：最佳译码规则：，平均差错率为1-1/4-1/6-1/8=11/24；极大似然规则：，平均差错率为1-1/4-1/8-1/8=1/2。信息论编码模拟试题二及参考答案多少信息量。解：根据题意有，由所以得知5k电阻的功耗为1/4W，获得的自信息量为0.448bit三、（18分）已知6符号离散信源的出现概率为，试计算它的熵、Huffman编码和费诺编码的码字、平均码长及编码效率。解：该离散信源的熵为=1.933bit/符号Huffman编码为：平均码长编码效率为考试课程信息论与编码考试日期成绩课程号教师号任课教师学生姓名学号（8位）班级一、填空题（每空2分，共32分）。1.在现代通信系统中，信源编码主要用于解决信息传输中的有效性，信道编码主要用于解决信息传输中的可靠性，加密编码主要用于解决信息传输中的安全性。2.离散信源，则信源的熵为1.75bit/符号。3.对称DMC信道的输入符号数为n，输出符号数为m，信道转移概率矩阵为pij，则该信道的容量为。4.采用m进制编码的码字长度为Ki，码字个数为n，则克劳夫特不等式为，它是判断唯一可译码存在的充要条件。5.差错控制的基本方式大致可以分为前向纠错、反馈重发和混合纠错。6.如果所有码字都配置在二进制码树的叶节点，则该码字为唯一可译码。7.齐次马尔可夫信源的一步转移概率矩阵为P，稳态分布为W，则W和P满足的方程为W=WP。8.设某信道输入端的熵为H(X)，输出端的熵为H(Y)，该信道为无噪有损信道，则该信道的容量为MAXH（Y）。9.某离散无记忆信源X，其符号个数为n，则当信源符号呈等概_分布情况下，信源熵取最大值_log（n）。10.在信息处理中，随着处理级数的增加，输入消息和输出消息之间的平均互信息量趋于减少。二、（12分）设有一批电阻，按阻值分70%是2k，30%是5k；按功耗分64%是1/8W，36%是1/4W。现已知2k电阻中80%是1/8W，假如得知5k电阻的功耗为1/4W，问获得费诺编码为：符号概率编码过程码字a10.511a20.250101a30.12501001a40.0625010001a50.031250100001a60.03125000000平均码长编码效率为四、（14分）在图片传输中，每帧约有2Í106个像素，为了能很好地重现图像，每像素能分256个亮度电平，并假设亮度电平等概分布。试计算每分钟传送两帧图片所需信道的带宽（信噪功率比为30dB）。解：每个像素点对应的熵bit/点2帧图片的信息量单位时间需要的信道容量由香农信道容量公式五、（8分）求右图所示的信道的容量及达到信道容量时的输入分布。解：由右图可知，该信道的转移概率矩阵为可以看到，当该信道的输入分布取时，此时而，此分布满足。因此这个信道的容量为C=lb2=1（bit/符号），而达到信道容量的输入分布可取。六、（16分）设离散信源（其中）和接收变量V=v1，v2，v3，v4，失真矩阵为，求Dmin，Dmax、R（Dmin）、R（Dmax）、达到Dmin和Dmax时的编码器转移概率矩阵P。解：由于失真矩阵每行每列都只有一个最小值“0”，所以可以达到Dmin=0，此时对应的信道转移概率矩阵应使得信源的每个输出经过信道转移后失真为0，即选择。R（Dmin）=R（0）=H(U)=1-p*logp(1-p)*log(1-p)=1+H(p)。Dmax=，由于具有对称性，每个和式结果都为1/2，因此Dmax=1/2，对应的转移概率矩阵可取任意1列为全1，如，此时R（Dmax）=R（1/2）=0。12信息论不等式：对于任意实数，有，当且仅当时等式成立。3设信源为X=0，1，P（0）=1/8，则信源的熵为比特/符号，如信源发出由m个“0”和（100-m）个“1”构成的序列，序列的自信息量为比特/符号。4离散对称信道输入等概率时，输出为等概分布。5根据码字所含的码元的个数，编码可分为定长编码和变长编码。6设DMS为，用二元符号表对其进行定长编码，若所编的码为000，001，010，011，100，101，则编码器输出码元的一维概率0.747,0.253。 设有，其转移矩阵为，若信道输入概率为，试确定最佳译码规则和极大似然译码规则，并计算出相应的平均差错率。解：最佳译码规则：，平均差错率为1-1/4-1/6-1/8=11/24；极大似然规则：，平均差错率为1-1/4-1/8-1/8=1/2。专业班级：姓名：学号：密封线河南理工大学万方学院2008-2009学年第1学期专业班级：姓名：学号：密封线信息论与编码考试卷（B卷）考试方式：闭卷本试卷考试分数占学生总评成绩的80%总分题号一二三四五六七八九十核分人得分复查总分总复查人得分评卷人1 一、填空题（共20分，每空2分）信息的基本概念在于它的不确定性。2 按照信源发出的消息在时间和幅度上的分布情况，可将信源分成离散信源和连续信源两大类。3 一个随机事件的自信息量定义为其出现概率对数的负值。4 按树图法构成的码一定满足即时码的定义。5 有扰离散信道编码定理称为香农第二极限定理。6 纠错码的检、纠错能力是指检测、纠正错误码元的数目。7 信道一般指传输信息的物理媒介，分为有线信道和无线信道。信源编码的主要目的是提高通信系统的有效性。得分评卷人1. 二、选择题（共10分，每题2分）给定xi条件下随机事件yj所包含的不确定度和条件自信息量p(yj/xi)，（D）A数量上不等，单位不同B数量上不等，单位相同C数量上相等，单位不同D数量上相等，单位相同2. 条件熵和无条件熵的关系是：（C）AH(Y/X)H(Y)BH(Y/X)H(Y)CH(Y/X)H(Y)DH(Y/X)H(Y)3. 根据树图法构成规则，（D）A在树根上安排码字B在树枝上安排码字C在中间节点上安排码字D在终端节点上安排码字4. 下列说法正确的是：（C）A奇异码是唯一可译码B非奇异码是唯一可译码C非奇异码不一定是唯一可译码D非奇异码不是唯一可译码5. 下面哪一项不属于熵的性质：（B）A非负性B完备性C对称性D确定性得分评卷人三、名词解释（共15分，每题5分）1. 奇异码2. 包含相同的码字的码称为奇异码。码距3. 两个等长码字之间对应码元不相同的数目，称为码距。输出对称矩阵转移概率矩阵的每一列都是第一列的置换（包含同样元素），则该矩阵称为输出对称矩阵。得分评卷人三、简答题（共20分，每题10分）简述信息的特征。答：信息的基本概念在于它的不确定性，任何已确定的事物都不含信息。接收者在收到信息之前，对它的内容是不知道的，所以信息是新知识、新内容。信息是能使认识主体对某一事物的未知性或不确定性减少的有用知识。信息可以产生，也可以消失，同时信息可以被携带、贮存及处理。1. 信息是可以量度的，信息量有多少的差别。简单介绍哈夫曼编码的步骤。将信源消息符号按其出现的概率大小依次排列p(x1)p(x2)p(xn) 取两个概率最小的符号分别配以0和1，并将这两个概率相加作为一个新符号的概率，与未分配码元的符号重新排队。 对重排后的两个概率最小符号重复步骤2的过程。 继续上述过程，直到最后两个符号配以0和1为止。从最后一级开始，向前返回得到各个信源符号所对应的码元序列，即相应的码字。得分评卷人1. 四、计算题（共35分）设有一个二进制一阶马尔可夫信源，其信源符号为X(0,1)，条件概率为p(0/0)=p(1/0)=0.5p(1/1)=0.25p(0/1)=0.75画出状态图并求出各符号稳态概率。（15分）0.25010.50.50.752. 设输入符号与输出符号为XY0,1,2,3，且输入符号等概率分布。设失真函数为汉明失真。求Dmax和Dmin及R(Dmax)和R(Dmin)（20分）一、 解：失真矩阵的每一行都有0，因此Dmin=0填空题1. 设信源X包含4个不同离散消息，当且仅当X中各个消息出现的概率为_1/4_时，信源熵达到最大值，为_2_，此时各个消息的自信息量为_2_。2.如某线性分组码的最小汉明距dmin=4，则该码最多能检测出_3_个随机错，最多能纠正_1_个随机错。3.克劳夫特不等式是唯一可译码_存在_的充要条件。4.平均互信息量I(X;Y)与信源熵和条件熵之间的关系是_(X;Y)=H(X)-H(X/Y)_。5. _信源_提高通信的有效性，_信道_目的是提高通信的可靠性，_加密_编码的目的是保证通信的安全性。6.信源编码的目的是提高通信的有效性，信道编码的目的是提高通信的可靠性，加密编码的目的是保证通信的安全性。7.设信源X包含8个不同离散消息，当且仅当X中各个消息出现的概率为_1/8_时，信源熵达到最大值，为_3_。8.自信息量表征信源中各个符号的不确定度，信源符号的概率越大，其自信息量越_小_。9.信源的冗余度来自两个方面，一是信源符号之间的_相关性_，二是信源符号分布的_不均匀性_。10.最大后验概率译码指的是译码器要在已知r的条件下找出可能性最大的发码作为译码估值，即令=maxP(|r)_。11.常用的检纠错方法有_前向纠错_、反馈重发和混合纠错三种。二、 单项选择题1.下面表达式中正确的是（A）。A.B.C.D.2.彩色电视显像管的屏幕上有5×105个像元，设每个像元有64种彩色度，每种彩度又有16种不同的亮度层次，如果所有的彩色品种和亮度层次的组合均以等概率出现，并且各个组合之间相互独立。每秒传送25帧图像所需要的信道容量（C）。A.50´106B.75´106C.125´106D.250´1063.已知某无记忆三符号信源a,b,c等概分布，接收端为二符号集，其失真矩阵为d=,则信源的最大平均失真度为（D）。A.1/3B.2/3C.3/3D.4/34.线性分组码不具有的性质是（C）。A.任意多个码字的线性组合仍是码字B.最小汉明距离等于最小非0重量C.最小汉明距离为3D.任一码字和其校验矩阵的乘积cmHT=05.率失真函数的下限为（B）。A.H(U)B.0C.I(U;V)D.没有下限6.纠错编码中，下列哪种措施不能减小差错概率（D）。A.增大信道容量B.增大码长C.减小码率D.减小带宽7.一珍珠养殖场收获240颗外观及重量完全相同的特大珍珠，但不幸被人用外观相同但重量仅有微小差异的假珠换掉1颗。一人随手取出3颗，经测量恰好找出了假珠，不巧假珠又滑落进去，那人找了许久却未找到，但另一人说他用天平最多6次能找出，结果确是如此，这一事件给出的信息量（A）。A.0bitB.log6bitC.6bitD.log240bit8.下列陈述中，不正确的是（D）。A.离散无记忆信道中，H（Y）是输入概率向量的凸函数B.满足格拉夫特不等式的码字为惟一可译码C.一般地说，线性码的最小距离越大，意味着任意码字间的差别越大，则码的检错、纠错能力越强D.满足格拉夫特不等式的信源是惟一可译码9.一个随即变量x的概率密度函数P(x)=x/2，则信源的相对熵为（C）。A.0.5bitB.0.72bitC.1bitD.1.44bit10.下列离散信源，熵最大的是（D）。A.H（1/3,1/3,1/3）；B.H（1/2,1/2）；C.H（0.9,0.1）；D.H（1/2,1/4,1/8,1/8)11.下列不属于消息的是（B）。A.文字B.信号C.图像D.语言12.为提高通信系统传输消息有效性，信源编码采用的方法是（A）。A.压缩信源的冗余度B.在信息比特中适当加入冗余比特C.研究码的生成矩阵D.对多组信息进行交织处理13.最大似然译码等价于最大后验概率译码的条件是（D）。A.离散无记忆信道B.无错编码C.无扰信道D.消息先验等概14.下列说法正确的是（C）。A.等重码是线性码B.码的生成矩阵唯一C.码的最小汉明距离等于码的最小非0重量D.线性分组码中包含一个全0码字15.二进制通信系统使用符号0和1，由于存在失真，传输时会产生误码，用符号表示下列事件，u0:一个0发出u1:一个1发出v0:一个0收到v1:一个1收到则已知收到的符号，被告知发出的符号能得到的信息量是（A）。A.H(U/V)B.H(V/U)C.H(U,V)D.H(UV)16.同时扔两个正常的骰子，即各面呈现的概率都是1/6，若点数之和为12，则得到的自信息为（B）。A.log36bitB.log36bitC.log(11/36)bitD.log(11/36)bit17.下列组合中不属于即时码的是（A）。A.0，01，011B.0，10，110C.00，10，11D.1，01，0018.已知某（6，3）线性分组码的生成矩阵，则不用计算就可判断出下列码中不是该码集里的码是（D）。A.000000B.110001C.011101D.11111119.一个随即变量x的概率密度函数P(x)=x/2，则信源的相对熵为（C）。A.0.5bit/符号B.0.72bit/符号C.1bit/符号D.1.44bit/符号20.设有一个无记忆信源发出符号A和B，已知，发出二重符号序列消息的信源，无记忆信源熵为（A）。三、 A.0.81bit/二重符号B.1.62bit/二重符号C.0.93bit/二重符号D.1.86bit/二重符号判断题1.确定性信源的熵H(0,0,0,1)=1。（错）2.信源X的概率分布为P(X)=1/2,1/3,1/6，对其进行哈夫曼编码得到的码是唯一的。（错）3. 离散无记忆序列信源中平均每个符号的符号熵等于单个符号信源的符号熵。（对）4.非奇异的定长码一定是唯一可译码。（错）5.信息率失真函数R(D)是在平均失真不超过给定失真限度D的条件下，信息率容许压缩的最小值。（对）6.信源X的概率分布为P(X)=1/2,1/3,1/6，信源Y的概率分布为P(Y)=1/3,1/2,1/6，则信源X和Y的熵相等。（对）7.互信息量I(X;Y)表示收到Y后仍对信源X的不确定度。（对）8.对信源符号X=a1,a2,a3,a4进行二元信源编码，4个信源符号对应码字的码长分别为K1=1，K2=2，K3=3，K3=3，满足这种码长组合的码一定是唯一可译码。（错）9.DMC信道转移概率矩阵为，则此信道在其输入端的信源分布为P(X)=1/2,1/2时传输的信息量达到最大值。（错）10.设C=000000,001011,010110,011101,100111,101100,110001,111010是一个二元线性分组码，则该码最多能检测出3个随机错误。（错）四、名词解释1.极限熵:2.信道容量:3.平均自信息量:五、计算题1.设离散无记忆信源其发生的消息为（202120130213001203210110321010020320011223210），（1） 根据“离散无记忆信源发出的消息序列的自信息等于消息中各个符号的自信息之和”，求此消息的自信息量；（2）在此消息中平均每个符号携带的信息量是多少？2.已知一个二元信源连接一个二元信道，如图所示。其中，。试求：I(X,Y)，H(X,Y)，H(X/Y)，和H(Y/X)。3. 设输入信号的概率分布为P=(1/2,1/2)，失真矩阵为。试求Dmin，Dmax，R(Dmin)，R(Dmax)。4.信源共有6个符号消息，其概率分布为=0.37，0.25，0.18，0.10，0.07，0.03。（1）对这6个符号进行二进制哈夫曼编码（给出编码过程），写出相应码字，并求出平均码长和编码效率。（2）哈夫曼编码的结果是否唯一？如果不唯一，请给出原因。5.二进制通信系统使用符号0和1，由于存在失真，传输时会产生误码，用符号表示下列事件。x0：一个0发出；x1：一个1发出y0：一个0收到；y1：一个1收到给定下列概率：p(x0)=1/2，p(y0/x0)=3/4，p(y0/x1)=1/2。（1）求信源的熵H(X)；（2）已知发出的符号，求收到符号后得到的信息量H(Y/X)；（3）已知发出和收到的符号，求能得到的信息量H(X,Y)。6.设DMC信道的传输情况如下图所示。（1）试写出该信道的转移概率矩阵；（2）求该信道的信道容量。7.设输入信号的概率分布为P=(1/2,1/2)，失真矩阵为。试求，。8.设有离散无记忆信源共有5个符号消息，其概率分布为=0.4，0.2，0.2，0.1，0.1。（1）对这5个符号进行二进制哈夫曼编码（给出编码过程），写出相应码字，并求出平均码长和编码效率；（2）哈夫曼编码的结果是否唯一？如果不唯一，请给出原因。、平均自信息为表示信源的平均不确定度，也表示平均每个信源消息所提供的信息量。平均互信息表示从Y获得的关于每个X的平均信息量，也表示发X前后Y的平均不确定性减少的量，还表示通信前后整个系统不确定性减少的量。2、最大离散熵定理为：离散无记忆信源，等概率分布时熵最大。3、最大熵值为。4、通信系统模型如下：5、香农公式为为保证足够大的信道容量，可采用（1）用频带换信噪比；（2）用信噪比换频带。6、只要，当N足够长时，一定存在一种无失真编码。7、当RC时，只要码长足够长，一定能找到一种编码方法和译码规则，使译码错误概率无穷小。8、在认识论层次上研究信息的时候，必须同时考虑到形式、含义和效用三个方面的因素。9、1948年，美国数学家香农发表了题为“通信的数学理论”的长篇论文，从而创立了信息论。按照信息的性质，可以把信息分成语法信息、语义信息和语用信息。按照信息的地位，可以把信息分成客观信息和主观信息。人们研究信息论的目的是为了高效、可靠、安全地交换和利用各种各样的信息。信息的可度量性是建立信息论的基础。统计度量是信息度量最常用的方法。熵是香农信息论最基本最重要的概念。事物的不确定度是用时间统计发生概率的对数来描述的。10、单符号离散信源一般用随机变量描述，而多符号离散信源一般用随机矢量描述。11、一个随机事件发生某一结果后所带来的信息量称为自信息量，定义为其发生概率对数的负值。12、自信息量的单位一般有比特、奈特和哈特。13、必然事件的自信息是0。14、不可能事件的自信息量是。15、两个相互独立的随机变量的联合自信息量等于两个自信息量之和。16、数据处理定理：当消息经过多级处理后，随着处理器数目的增多，输入消息与输出消息之间的平均互信息量趋于变小。17、离散平稳无记忆信源X的N次扩展信源的熵等于离散信源X的熵的N倍。18、离散平稳有记忆信源的极限熵，。19、对于n元m阶马尔可夫信源，其状态空间共有nm个不同的状态。20、一维连续随即变量X在a，b区间内均匀分布时，其信源熵为log2（b-a）。21、平均功率为P的高斯分布的连续信源，其信源熵，Hc（X）=。22、对于限峰值功率的N维连续信源，当概率密度均匀分布时连续信源熵具有最大值。23、对于限平均功率的一维连续信源，当概率密度高斯分布时，信源熵有最大值。24、对于均值为0，平均功率受限的连续信源，信源的冗余度决定于平均功率的限定值P和信源的熵功率之比。25、若一离散无记忆信源的信源熵H（X）等于2.5，对信源进行等长的无失真二进制编码，则编码长度至少为3。26、m元长度为ki，i=1，2，···n的异前置码存在的充要条件是：。27、若把掷骰子的结果作为一离散信源，则其信源熵为log26。28、同时掷两个正常的骰子，各面呈现的概率都为1/6，则“3和5同时出现”这件事的自信息量是log218（1+2log23）。29、若一维随即变量X的取值区间是0，其概率密度函数为，其中：，m是X的数学期望，则X的信源熵。30、一副充分洗乱的扑克牌（52张），从中任意抽取1张，然后放回，若把这一过程看作离散无记忆信源，则其信源熵为。31、根据输入输出信号的特点，可将信道分成离散信道、连续信道、半离散或半连续信道。32、信道的输出仅与信道当前输入有关，而与过去输入无关的信道称为无记忆信道。33、具有一一对应关系的无噪信道的信道容量C=log2n。34、强对称信道的信道容量C=log2n-Hni。35、对称信道的信道容量C=log2m-Hmi。36、对于离散无记忆信道和信源的N次扩展，其信道容量CN=NC。37、对于N个对立并联信道，其信道容量CN=。38、多用户信道的信道容量用多维空间的一个区域的界限来表示。39、多用户信道可以分成几种最基本的类型：多址接入信道、广播信道和相关信源信道。40、广播信道是只有一个输入端和多个输出端的信道。41、当信