正式实验报告二—信道容量的计算

一、实验目的

1．掌握离散信道的信道容量的计算方法；

2．理解不同类型信道的不同特点与不同的计算方法；

二、实验内容

1．进一步熟悉一般离散信道的信道容量计算方法；

2．进一步复习巩信道性质与实际应用；

3．学习如何将复杂的公式转化为程序。

三、实验仪器、设备

1、计算机－系统最低配置256M内存、P4 CPU；

2、MATLAB编程软件。

四、实现原理

信道容量是信息传输率的极限，当信息传输率小于信道容量时，通过信道编码，能够实现几乎无失真的数据传输；当数据分布满足最佳分布时，实现信源与信道的匹配，使得信息传输率能够达到信道容量。本实验利用信道容量的算法，使用计算机完成信道容量的计算。

实验采用迭代算法计算信道容量，即：设DMC的转移概率pyx(i,j)，p(i)是任意给定的一组初始给定输入分布，开始为等概率分布，以后逐次迭代更新p(i)的取值。其所有分量P (i)均不为0。按照如下方法进行操作：

具体方法：

1、计算q(j)=

i

j

i

pyx

i

p)

,(

*)(，pyx(i,j)为信道转移概率

2、计算a(i)

先算中间变量d(i)=∑

j

j

q

j

i

pyx

j

i

pyx)

(

/)

,(

log(

*)

,(

然后，a(i)=exp(d(i))

3、计算中间变量U=∑

i

i

p i

a)(

*)(

4、计算IL=log2(u)

5、计算IU=log2(max(a(i))

6、当IU-IL>ε（ε为设定的迭代精度）时，进入以下循环，否则输出迭代次数n，信道容量C=IU计算结果，最佳分布p(i)。

①重新计算p(i)=p(i)*a(i)/U

②计算q(j),方法同1

③计算a(i)，方法同2

④计算中间变量U=∑

i

i

p i

a)(

*)(

⑤计算IL=log2(u)

⑥计算IU=log2(max(a(i))

⑦计次变量n=n+1

返回6判断循环条件是否满足。

五、实验步骤

1、计算非对称信道的信道容量

运行程序

待程序运行完毕，记录迭代次数n和信道容量计算结果C。

2、计算对称信道的信道容量

运行程序

待程序运行完毕，记录迭代次数n和信道容量计算结果C。

六、实验报告要求

1、根据格式要求撰写实验报告；

2、附录完整的程序代码；

3、总结实验心得。

七、思考题

1、考虑当信道转移矩阵为非方阵时，影响信道容量的因素有那些？

2、迭代精度和迭代次数的关系？