信息论与编码第二版-曹雪红张宗橙课后答案解析

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信息论与编码_曹雪虹_张宗橙_北京邮电大学出版社课后习题答案

信息论与编码_曹雪虹_张宗橙_北京邮电大学出版社课后习题答案
i i i
得:随意取出一球时,所需要的信息量为 (1) P(红)= P(白)=1/2
1 1 1 1 H(X)= log 2 log 2 2 2 2 2
= 1比特
3 2013-8-9
(2)P(白)= 1/100 P(红)= 99/100 所以 1 H(X)= log 2
100
1 99 99 log 2 100 100 100
13 2013-8-9
2-10
解: (1)H(colour)=2/38log19+2*(18/38)log(38/18) =0.22+1.02=1.24bit (2)H(colour,number)=H(number)=log38 =5.25bit (3)H(number|colour)=H(c,n)-H(c) =5.25-1.24=4.01bit
8 2013-8-9
2-5
解: (1)I=log18=4.17bit (2)略
9 2013-8-9
2-6
解:
(1) 平均每个符号携带的信息量:
H(X)=14/45log(45/14)+13/45log(45/13) +12/45log(45/12)+6/45log(45/6) =1.95比特/符号 (2)消息自信息量: I=1.95*45=87.8
40 2013-8-9
信源熵
H w1 H ( x / s1) w2 H ( x / s2) w3 H ( x / s3) 1.435
41 2013-8-9
5
2-23

28 2013-8-9
2-24
解: 1 3 4 H ( x) log 4 log 0.81 (1)

信息论与编码(曹雪虹 张宗橙)第二、三章答案

信息论与编码(曹雪虹 张宗橙)第二、三章答案

2-1.解:该一阶马尔可夫信源,由转移概率构成的转移矩阵为:对应的状态图如右图所示。

设各符号稳定概率为:1p ,2p ,3p 则可得方程组: 1p =211p +312p +313p 2p =211p +323p3p =322p1p +2p +3p =1解得各符号稳态概率为:1p =2510,2p =259,3p =256 2-2.解:该马尔可夫信源的符号条件概率矩阵为:状态转移概率矩阵为:对应的状态图如右图所示。

设各状态的稳态分布概率为1W ,2W ,3W ,4W ,则可得方程组为:1W =0.81W +0.53W 2W =0.21W +0.53W 3W =0.52W +0.24W4W =0.52W +0.84W1W +2W +3W +4W =1解得稳定分布的概率为:1W =145,2W =142,3W =142,4W =145 2-3.解:(1)“3和5同时出现”事件的概率为: p(3,5)=181故其自信息量为: I(3,5)=-㏒2181=4.17bit (2)“两个1同时出现”事件的概率为:p(1,1)=361故其自信息量为: I(1,1)=- ㏒2361=5.17bit (3)两个点数的各种组合构成的信源,其概率空间为:则该信源熵为: H(x 1)=6×361lb36+15×181lb18=4.337bit/事件(4)两个点数之和构成的信源,其概率空间为:则该信源的熵为: H(x 2)=2×361lb36+2×181lb18+2×121lb12+2×91lb9+2×365lb 536+61lb6=3.274bit/事件(5)两个点数中至少有一个是1的概率为: p(1)=3611 故其自信息量为:I(1)= -㏒23611=1.7105bit 2-7.解:(1)离散无记忆信源的每个符号的自信息量为I(x 1)= -㏒283=1.415bit I(x 2)= -㏒241=2bitI(x 3)= -㏒241=2bitI(x 4)= -㏒281=3bit(2)由于信源发出消息符号序列有12个2,14个0,13个1,6个3,故该消息符号序列的自信息量为: I(x)= -㏒2(83)14 (41)25 (81)6=87.81bit平均每个符号携带的信息量为: L H (x)=45)(x I =1.95bit/符号 2-10解:用1x 表示第一次摸出的球为黑色,用2x 表示第一次摸出的球为白色,用1y 表示第二次摸出的球为黑色,用2y 表示第二次摸出的球为白色,则(1)一次实验包含的不确定度为:H(X)=-p(1x )lbp(1x )-p(2x )lbp(2x )=-13lb 13-23lb 23=0.92 bit (2)第一次实验X 摸出的球是黑色,第二次实验Y 给出的不确定度: H(Y|1x )=-p(1y |1x )lb p(1y |1x )-p(2y |1x )lb p(2y |1x )= -27lb 27-57lb 57= 0.86 bit(3)第一次实验X 摸出的球是白色,第二次实验Y 给出的不确定度:H(Y|2x )=-p(1y |2x )lb p(1y |2x )-p(2y |2x )lb p(2y |2x )= -514lb 514-914lb 914= 0.94 bit(4)第二次Y 包含的不确定度:H (Y|X )= -(,)(|)i j j i ijp x y lbp y x å= p(1x ) H(Y|1x )+p(2x )H(Y|2x ) =0.91 bit 2-11 解:(1)仅对颜色感兴趣的不确定度: H(colour)=H (238,1838,1838)= -238lb 238- 2´1838lb 1838=1.24 bit (2) 对颜色和数字都感兴趣的平均不确定度: H(clour,number)=H(number)= -18´118lb 118= 5.25 bit (3)颜色已知的条件熵:H (number|colour )=H (colour,number )- H(colour)=(5.25-1.24) bit=4.01 bit 2-12 解:(1)实验X和Y的平均信息量: H(X,Y)= - (,)i j ijp x y ålb (,)i j p x y = -(,)i j ijr x y ålb (,)i j r x y=H(724,124,0,124,14,0,124,724) =2.3 bit/符号(2)由联合概率,可得p(1y )=11(,)p x y +21(,)p x y +31(,)p x y=11(,)r x y +21(,)r x y +31(,)r x y=724+124+0 =13同理可得P(2y )=p(3y )=13,则实验Y 的平均信息量:H(Y)=H(13,13,13)=1.58 bit/符号(3)在已知实验Y结果的条件下,实验X的平均信息量:H(X|Y)=H(X,Y)-H(Y)=(2.3-1.58) bit/符号=0.72 bit/符号2-13解:由X和Y的联合概率,可得P(x=0)=p(x=0,y=0)+p(x=0,y=1)= 18+38=12同理,p(x=1)= 12, p(y=0)=p(y=1)=12由于Z=XY,由X和Y的联合概率,可得P(z=0)= P(x=0,y=0)+P(x=1,y=0)+P(x=0,y=1)= 7 8P(z=1)=p(x=1,y=1)= 1 8P(x=0,z=0)= P(x=0,y=0)+ P(x=0,y=1)= 12, P(x=0,z=1)=0P(x=0,y=0)P(x=0,y=0) P(x=0,y=0) P(x=0,y=0)P(x=1,z=0)= P(x=1,y=0)= 38, P(x=1,z=1) =P(x=1,y=1)=18P(y=0,z=0)= 12P(y=0,z=1)=0 P(y=1,z=0)=38P(y=1,z=1)=18P(x=0,y=0,z=0)= 18P(x=0,y=0,z=1)=0 P(x=0,y=1,z=0)=38P(x=0,y=1,z=1)=0 P(x=1,y=0,z=0)= 38P(x=1,y=1,z=0)=0P(x=0,y=0,z=1)=0 P(x=0,y=1,z=1)=0 P(x=1,y=1,z=1)= 18,则:(1) H(X)=H(12,12)=1 bitH(Y)=H(12,12)=1 bitH(Z) =H(18,78)= 0.54 bitH(X,Z)=H(12,0,38,18)=1.41 bitH(Y,Z) =H(12,0,38,18)=1.41 bitH(X,Y,Z) =H(18,0,38,0,38,0,0,18)=1.8 bit(2) H(X,Y)=H(18,38,18, 38)=1.81 bitH(X|Y)= H(X,Y) – H(Y)=0.81 bit H(Y |X)= H(X,Y) – H(X)=0.81 bit H(X|Z)= H(X,Z) – H(Z)=0.87 bit H(Z|X)= H(X,Z) – H(X)=0.41 bit H(Y|Z)= H(Y ,Z) – H(Z)=0.87 bit H(Z|Y)=H(Y ,Z)-H(Y)=0.41bitH(X|Y ,Z)=H(X,Y ,Z)-H(Y ,Z)=0.4bit H(Y|X,Z)=H(X,Y ,Z)-H(X,Z)=0.4bit H(Z|X,Y)=H(X,Y ,Z)-H(X,Y)=0(3) I(X;Y)=H(X)-H(X|Y)=0.19bit I(X;Z)=H(X)-H(X|Z)=0.13bit I(Y;Z)=H(X)-H(Y|Z)=0.13bitI(X;Y|Z)=H(X|Z)-H(X|Y,Z)=0.47bit I(Y;Z|X)=H(Y|X)-H(Y|X,Z)=0.41bit I(X;Z|Y)=H(X|Y)-H(X|Y ,Z)=0.41bit 2-14 解:依题意,可得信道传输概率p(y=0|x=0)=1-p(y=1|x=0)=3/4, p(y=1|x=1)=1-p(y=0|x=1)=7/8 联合概率:p(x=0,y=0)=p(y=0|x=0)p(x=0)=3/8同理:p(x=0,y=1)=1/8,p(x=1,y=0)=1/16,p(x=1,y=1)=7/16 概率:p(y=0)=p(x=0,y=0)+p(x=1,y=0)=7/16 p(y=1)=p(x=0,y=1)+p(x=1,y=1)=9/16后验概率:p(x=0|y=0)=p(x=0,y=0)/p(y=0)=(3/8)/(7/16)=6/7 同理:p(x=1|y=0)=1/7,p(x=0|y=1)=2/9,p(x=1|y=1)=7/9,则(1) I (x;y=0)=(|0)(|0)log()i i ii p x y p x y p x ==å)22(0|0)(1|0)(0|0)log (1|0)log (0)(1)p x y p x y p x y p x y p x p x =======+====616177(log log )/0.41/117722bit bit =+=符号符号22222(|)()(|)log ()(0|0)(1|0)(0)(0|0)log (0)(1|0)log (0)(1)(0|1)(1|1)(0)(0|1)log (1)(1|1)log (0)(1)76(l 167i j j i j iji p x y p y p x y p x p x y p x y p y p x y p y p x y p x p x p x y p x y p y p x y p y p x y p x p x ========+=========+===+======å(2)I(X;Y)=222261277192977799og log log log )/111116716916922220.31/bit bit +++=符号符号21211111211212211212)(|)()(|)()(|)()112121722343412a P x a x a P x a P x a x a P x a P x a x a P x a =====+===+====???2-29 解:由已知起始概率和转移概率,可得:P(x 2223122211222122213255P(),()2424111111)(log log log ) 1.5224444111111H(|)(log log log ) 1.52244442211H(|)log 0log )0.9183333221H(|)log 333x a P x a bit bit x a bit bitx a bit bitx a =====---==---==-+-==--同理可得:由起始概率,可得:H(x 另外:21log 0)0.9183bit bit+=2111211222132332213122321333H(|)()(|)()(|)()(|)111( 1.50.9180.918) 1.209244H(|)()(|)()(|)()(|)755( 1.50.9180.918) 1.257122424x x P x a H x a P x a H x a P x a H x a bit bit x x P x a H x a P x a H x a P x a H x a bit bit H ==+=+==???==+=+==???12,31213121213212,3(,)H()H(|)H(|)H()H(|)H(|)(1.5 1.209 1.257) 3.996(,) 3.996()/331.322/L x x x x x x x x x x x x x x bit bitH x x x H x bit bit =++=++=++====符号符号12312311321231231231122332)w w w 122w w 23311w w 4311w w 43w w w 1833w ,w ,w ,141414()w (|)(|)(|)833( 1.50.9180.918) 1.251141414r r r w w w w H x H x a w H x a w H x a bit bit¥++=+=+=++=====++=???,(设各稳定时的概率为,,则解得:该链的极限平均符号熵为000111220(3)log 3 1.58/ 1.2511(/)10.211.417883333(log log log ) 1.4137/1414141414141.251()10.1151.4171.251/H bit r y H H H bit bit H r y H H H bit r ¥¥¥====-=-=-==---==-=-=-===符号符号符号2-30解:依题意,状态转移图如下图所示,其状态转移概率矩阵为P=213310⎛⎫⎪ ⎪ ⎪⎝⎭设状态稳定概率为1W 、2W ,则:231W +2W =1W 131W =2W 解得:1W =34 ;2W =141W +2W =1则:H(X |1S )=-232log 23-132log 13=0.918bit H(X |2S )=0信源熵为:H (X )=1W H(X |1S )+2W H(X |2S )=(34*0.918+14*0)bit=0.688bit2-32解:(1)由状态图,可得状态转移概率矩阵为:P=122122122p p p p p p p p p ⎛⎫- ⎪ ⎪ ⎪- ⎪ ⎪ ⎪- ⎪⎝⎭设状态稳定概率为1W ,2W ,3W ,则: (1-p )1W +2p 2W +2p3W =1W2p1W + (1-p) 2W +2p3W =2W 解得:1W =2W =3W =13,2p1W +2p2W +(1-p) 3W =3W 即p(0)=p(1)=p(2)= 131W +2W +3W =1(2) H(X|0)=H(X|1)=H(X|2)= - (1-p) 2log (1-p) -2p 2log 2p -2p 2log 2p= - (1-p) 2log (1-p) - p 2log 2pH ∞(X)=p(0)H(X|0)+p(1)H(X|1)+p(2)H(X|2)= - (1-p) 2log (1-p) - p 2log 2p bit (3) H(X)= 2log 3=1.58bit(4) 令()0dH X dp ∞=,得lnln(1)1120ln 2(1)ln 2ln 2ln 2pp p p --+---=- 解得p=23,则: 当p=23时,H ∞(X)= (- 132log 13-232log 13)bit =1.58 bit当p=0 时, H(X)=0当p=1时,H(X)=13-1 解(1)由输入概率分布和概率转移,可得: 00(,)p x y =00(|)p y x 0()p x =23*34=12同理,可得:01(,)p x y =14; 10(,)p x y =112; 11(,)p x y =16,则:0()p y =00(,)p x y +10(,)p x y =12+112=7121()p y =01(,)p x y +11(,)p x y =14+16=512因此,H(X)=( - 342log 34- 142log 14) bit =0.811 bit H(X ,Y)=( - 122log 12- 142log 14 - 1122log 112-162log 16)bit=1.73bit H(Y)=( -7122log 712 - 5122log 512)bit=0.98bit H(Y|X)=H(X ,Y)-H(X)=(1.73-0.811)bit=0.919 bitH(X|Y )= H(X ,Y)-H(X)=(1.73-0.98)bit=0.75bit I(X ;Y)=H(X)-H(X|Y)=(0.811-0.75)bit=0.061bit (2)该信道是对称DMC 信道,信道容量为 C= 2log m -1log mijij j pp =∑= 2log 2 +23 2log 23+ 13 2log 13=0.082bit 达到信道容量时输入概率分布为:0()p x = 1()p x =123-2 解:(1)由信源的概率分布和转移概率,可得11(,)p x y =11(|)p y x 1()p x =12α 同理可得:12(,)p x y =12α,13(,)p x y =0 ,21(,)p x y =12(1-α), 22(,)p x y =14(1-α),23(,)p x y =14(1-α),则:1()p y =11(,)p x y +21(,)p x y =12α+12(1-α)=12,同理可得: 2()p y =14α+14;3()p y =14(1-α)因此,接收端的平均不确定度为:2222211111111log ()log ()(1)log (1)22444444311log (1)log (1)()244bit -??--??+??=-+?-?(2)由于噪声产生的不确定度为:22222111111111(|X )=l o g l o g 0l o g l o g l o g 22222244443()22H Y bit ????--?---¶=-由于互信息为:223113I X;Y)=H(Y)-(Y|X)=[-log (1)log (1)]24422+?抖+?-?-(()令(;)0dI X Y d =¶,可得:35?,则:(3(;)()0.161bit 5max i p a C I X Y C ==?=)3-6 解:该信道的概率转移矩阵为 110022110022P=11002211022骣÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷ç÷÷ç桫 可见,该信道为对称DMC 信道,因此,该信道的信道容量为: 42222211111C log m log log 4log ()log ()12222ij ij j p p bit ==+=++=å3-7解:(1)由发送符号的概率分布和转移概率,可得: 1111111(,)(|)()0.536p x y p y x p x ==? 同理可得:12132122233132331121(,),(,),(,),(,)10151510113(,),(,),(,),(,)0103010p x y p x y p x y p x y p x y p x y p x y p x y ========11121311211()(,)(,)(,)615303p y p x y p x y p x y =++=++= 同理可得:2311(),()26p y p y ==;111111(,)16(|)1()23p x y p x y p y ===同理可得:21311222321323331221(|)(|)(|)(|)5555313(|)(|)(|)(|)05105p x y p x y p x y p x y p x y p x y p x y p x y ========,,,,,,因此,222222112233H Y)=p(y )log p(y )-p(y )log p(y )-p(y )log p(y )111111log log log 1.459332266bit=---=((2)H Y|X)=(;)log (|i j j i ijp x y p y x -å()222221113112213log log log log log 6210101551551010=----- 222131139log log log 101030101010--- 1.175bit =(3)当接收为2 y ,发出为2x 是正确,发出的是1x 和3x 为错误,由于各自概率为:122232113(|),(|),(|)555p x y p x y p x y === 因此,接收端收到一个符号2y 的错误概率为:123213(|)(|)0.855i p p x y p x y =+=+= (4)从接收端看的平均错误概率为:1213111232213233[(|)(|)]()[(|)(|)]()[(|)(|)]()e P p x y p x y p y p x y p x y p y p x y p x y p y =+++++ 213112321323(,)(,)(,)(,)(,)(,)p x y p x y p x y p x y p x y p x y =+++++ 211311153010101510=+++++0.733= (5)同理可得,从发送端看的平均错误概率为:__210.733e e p p == (6)从转移矩阵来看,正确发送的概率11x y -的概率为0.5,有一半失真;22x y -的概率为0.3,产生失真;33x y -的概率为0,完全失真。

信息论与编码-曹雪虹-课后习题答案

信息论与编码-曹雪虹-课后习题答案

《信息论与编码》-曹雪虹-课后习题答案 第二章一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,uu u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p u u =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =,(0|11)p =,(1|00)p =,(1|11)p =,(0|01)p =,(0|10)p =,(1|01)p =,(1|10)p =。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p == (1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p ==于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求:(1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息; (3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量;(4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵;(5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

《信息论与编码》曹雪虹 张宗橙清华大学出版社部分课后答案

《信息论与编码》曹雪虹 张宗橙清华大学出版社部分课后答案

案 网
11111110
0

第 一 次 分 组
第 二 次 分 组 0
第 三 次 分 组
第 四 次 分 组
第 五 次 分 组
第 六 次 分 组
第 七 次 分 组
二元码

0

10
0
110
0
1110
1
1
0
11110
1
1
0
111110
1
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0
1111110
1
11111110
累加概率为 Pi=
课后答案网
H(X)=
=0.198bit/ms=198bit/s 3-3 3-5 (1) 与上题相同
H(U)=
1 2
w.
111 1 1 1 1 1 4 1 8

(2) 信源熵为
2 4 8 16 32 64 128 128 1 32 1 64 1 128 1 128
ww
Log( 2) +
Log( 4) +

1
平均信息传递速率为
(2)信源的信息量为
平均码长为:
码字的平均信息传输率为 R= bit/码
(3)编码效率
R= 3-10 (1)H(X)=
(2) 信源符号 xi
w.
符号概率 pi
x1 x2 x3
0.37 0.25 0.10
0.18 0.07 0.03
ww
x4
x5 x6
kh da w. co m
100%



案 网
编码过程

1


1
⎟ = 4.17 ⎝ 2⎠ ⎟ = 2.585 ⎝ 6⎠

信息论与编码问题详解

信息论与编码问题详解

《信息论与编码(第二版)》曹雪虹答案第二章2.1一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,u u u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p u u =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩ 2.2 由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =0.8,(0|11)p =0.2,(1|00)p =0.2,(1|11)p =0.8,(0|01)p =0.5,(0|10)p =0.5,(1|01)p =0.5,(1|10)p =0.5。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p ==(1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p == 于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩2.3 同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求: (1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息;(3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量; (4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵; (5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

信息论与编码-曹雪虹-课后习题答案

信息论与编码-曹雪虹-课后习题答案
P(y1|x)
0
1
0
1
2
1
0
1/2
1
1
1/2
P(y2|x)
0
1
0
1
2
1
1
0
0
0
1
(1)求 和 ,并判断哪一个实验好些
(2)求 ,并计算做Y1和Y2两个实验比做Y1和Y2中的一个实验可多得多少关于X的信息
(3)求 和 ,并解释它们的含义
解:(1)由题意可知
Y1
X
0
1
0
1/4
0
1
0
1/4
2
1/4
1/4
Y2
解:
于是可以列出转移概率矩阵:
状态图为:
设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W1,W2,W3,W4有
得 计算得到
2.3 同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求:
(1) “3和5同时出现”这事件的自信息;
(2) “两个1同时出现”这事件的自信息;
(3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量;
j
i
1
2
3
1
2
3
1/2
2/3
2/3
1/4
0
1/3
1/4
1/3
0
(1)求 的联合熵和平均符号熵
(2)求这个链的极限平均符号熵
(3)求 和它们说对应的冗余度
解:(1)
符号
X1,X2的联合概率分布为
1
2
3
1
1/4
1/8
1/8
2
1/6
0
1/12
3
1/6

信息论与编码曹雪虹课后习题答案

信息论与编码曹雪虹课后习题答案
《信息论与编码》-曹雪虹-课后习题答案
第二章
2.1一个马尔可夫信源有3个符号 ,转移概率为: , , , , , , , , ,画出状态图并求出各符号稳态概率。
解:状态图如下
状态转移矩阵为:
设状态u1,u2,u3稳定后的概率分别为W1,W2、W3
由 得 计算可得
2.2由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为: =0.8, =0.2, =0.2, =0.8, =0.5, =0.5, =0.5, =0.5。画出状态图,并计算各状态的稳态概率。
(1)假设黑白消息视为前后无关,求信源熵H(X),并画出该信源的香农线图
(2)实际上各个元素之间是有关联的,其转移概率为:P(白|白)=0.9143,P(黑|白)=0.0857,P(白|黑)=0.2,P(黑|黑)=0.8,求这个一阶马尔可夫信源的信源熵,并画出该信源的香农线图。
其中11,22,33,44,55,66的概率是
其他15个组合的概率是
(4)
参考上面的两个点数的排列,可以得出两个点数求和的概率分布如下:
(5)
2-4
2.5 居住某地区的女孩子有25%是大学生,在女大学生中有75%是身高160厘米以上的,而女孩子中身高160厘米以上的占总数的一半。假如我们得知“身高160厘米以上的某女孩是大学生”的消息,问获得多少信息量?
2-10
(2) P(黑/黑)= P(白/黑)=
H(Y/黑)=
(3) P(黑/白)= P(白/白)=
H(Y/白)=
(4) P(黑)= P(白)=
H(Y)=
2.11有一个可以旋转的圆盘,盘面上被均匀的分成38份,用1,…,38的数字标示,其中有两份涂绿色,18份涂红色,18份涂黑色,圆盘停转后,盘面上的指针指向某一数字和颜色。

信息论与编码(第二版)曹雪虹(最全版本)答案讲解

信息论与编码(第二版)曹雪虹(最全版本)答案讲解

《信息论与编码(第二版)》曹雪虹答案第二章2.1一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,u u u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p u u =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩ 2.2 由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =0.8,(0|11)p =0.2,(1|00)p =0.2,(1|11)p =0.8,(0|01)p =0.5,(0|10)p =0.5,(1|01)p =0.5,(1|10)p =0.5。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p == (1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p ==u 1u 2u 31/21/21/32/32/31/3于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:000110110.80.20.50.50.50.50.20.8设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩2.3 同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求: (1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息;(3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量; (4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵; (5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

信息论与编码曹雪虹课后习题答案

信息论与编码曹雪虹课后习题答案

《信息论与编码》-曹雪虹-课后习题答案 第二章2.1一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,u u u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p uu =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下 状态转移矩阵为:设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩ 2.2 由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =0.8,(0|11)p =0.2,(1|00)p =0.2,(1|11)p =0.8,(0|01)p =0.5,(0|10)p =0.5,(1|01)p =0.5,(1|10)p =0.5。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩2.3 同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求:(1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息; (3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量;(4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵;(5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

信息论与编码曹雪虹课后习题答案

信息论与编码曹雪虹课后习题答案

信息论与编码-曹雪虹-课后习题答案《信息论与编码》-曹雪虹-课后习题答案 第二章2.1一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,u u u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p uu =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩2.2 由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =0.8,(0|11)p =0.2,(1|00)p =0.2,(1|11)p =0.8,(0|01)p =0.5,(0|10)p =0.5,(1|01)p =0.5,(1|10)p =0.5。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p == (1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p ==于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩2.3 同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求:(1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息; (3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量;(4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵;(5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

信息论与编码-曹雪虹-课后习题答案

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《信息论与编码》-曹雪虹-课后习题答案 第二章一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,uu u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p u u =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =,(0|11)p =,(1|00)p =,(1|11)p =,(0|01)p =,(0|10)p =,(1|01)p =,(1|10)p =。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p == (1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p ==于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求:(1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息; (3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量;(4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵;(5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

《信息论与编码》曹雪虹-张宗橙清华大学出版社可配北邮版本

《信息论与编码》曹雪虹-张宗橙清华大学出版社可配北邮版本

x8 0.04
编码 码长
1
1
001
3
011
3
0000
4
0100
4
0101
4
00010
5
00011
5
(3) 香农编码
信 源 符 号 符 号 概 率 累 加 概 率 -Logp(xi) 码长 Ki 码字
xi
pi
Pi
x1
0.4
0
1.322
2
00
x2
0.18
0.4
2.474
3
011
x3
0.1
0.58
3.322
4
1001
x4
0.1
0.68
3.322
4
1010
x5
0.07
0.78
3.837
4
1100
www.khd课后a答w案.网com
x6
0.06
0.85
4.059
5
x7
0.05
0.91
4.322
5
x8
0.04
0.96
4.644
5
平均码长:
11011 11101 11110
(4) 费诺编码:
3
2
6
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(2) H(Y/X)=
1/3
1/3
1/3
1/3
2/3
00
2
x2 1/3
1/3
1/3
1/3
1/3
1/3
01
2
x3 1/9
1/9
1/9
2/9
1/3
100

信息论与编码(第二版)曹雪虹(版本)答案

信息论与编码(第二版)曹雪虹(版本)答案

《信息论与编码(第二版)》曹雪虹答案第二章一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,u u u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p u u =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩ 由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =,(0|11)p =,(1|00)p =,(1|11)p =,(0|01)p =,(0|10)p =,(1|01)p =,(1|10)p =。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p == (1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p ==于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求: (1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息;(3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量; (4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵; (5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

信息论与编码-曹雪虹-课后习题问题详解

信息论与编码-曹雪虹-课后习题问题详解

《信息论与编码》-雪虹-课后习题答案第二章2.1一个马尔可夫信源有3个符号{}1,23,u u u ,转移概率为:()11|1/2p u u =,()21|1/2p uu =,()31|0p u u =,()12|1/3p u u =,()22|0p u u =,()32|2/3p u u =,()13|1/3p u u =,()23|2/3p u u =,()33|0p u u =,画出状态图并求出各符号稳态概率。

解:状态图如下状态转移矩阵为:1/21/201/302/31/32/30p ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭设状态u 1,u 2,u 3稳定后的概率分别为W 1,W 2、W 3由1231WP W W W W =⎧⎨++=⎩得1231132231231112331223231W W W W W W W W W W W W ⎧++=⎪⎪⎪+=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪++=⎩计算可得1231025925625W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩2.2 由符号集{0,1}组成的二阶马尔可夫链,其转移概率为:(0|00)p =0.8,(0|11)p =0.2,(1|00)p =0.2,(1|11)p =0.8,(0|01)p =0.5,(0|10)p =0.5,(1|01)p =0.5,(1|10)p =0.5。

画出状态图,并计算各状态的稳态概率。

解:(0|00)(00|00)0.8p p == (0|01)(10|01)0.5p p ==(0|11)(10|11)0.2p p == (0|10)(00|10)0.5p p == (1|00)(01|00)0.2p p == (1|01)(11|01)0.5p p == (1|11)(11|11)0.8p p == (1|10)(01|10)0.5p p == 于是可以列出转移概率矩阵:0.80.200000.50.50.50.500000.20.8p ⎛⎫ ⎪⎪= ⎪ ⎪⎝⎭状态图为:设各状态00,01,10,11的稳态分布概率为W 1,W 2,W 3,W 4 有411i i WP W W ==⎧⎪⎨=⎪⎩∑ 得 13113224324412340.80.50.20.50.50.20.50.81W W W W W W W W W W W W W W W W +=⎧⎪+=⎪⎪+=⎨⎪+=⎪+++=⎪⎩ 计算得到12345141717514W W W W ⎧=⎪⎪⎪=⎪⎨⎪=⎪⎪⎪=⎩2.3 同时掷出两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都为1/6,求:(1) “3和5同时出现”这事件的自信息; (2) “两个1同时出现”这事件的自信息; (3) 两个点数的各种组合(无序)对的熵和平均信息量;(4) 两个点数之和(即2, 3, … , 12构成的子集)的熵;(5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。

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信源符号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8
信 源 符号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8
符号概 率 pi 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/128
第 一 次 分 组 0
第 二 次 分 组 0
第 三 次 分 组
第 四 次 分 组
编码过程
编码 1/3 1/3 1/3 2/3 1/3 00 01 100 101 111 1100 1101
码长 2 2 3 3 3 4 4
1/3 1/3 2/9 1/9
第四章
4-1 失真矩阵为 4-2
0 ⎛ ⎜ 1 d ⎜ ⎜1 ⎜1 ⎝ 1 1 1⎞ 0 1 1⎟ 1 0 1⎟
限失真信源编码
⎟ ⎟
36 ⎞
36 ⎞
⎛ (1,6) (6,1) (2,5) (5,2) (3,4) (4,3) 共六种 Log⎜
2-6 0—14 个 1---13 个 2----12 个 3---6 个 P=
I= 2-7 2-8
Log( 2) = 1 Log( 4) = 2 Log( 8) = 3
“-” 用三个脉冲 “●”用一个脉冲 (1) I(●)= Log( 4) = 2
⎛ ⎞ I(-)= Log⎜ ⎟ = 0.415
4
⎝ 3⎠
(2) H= 2.9 (2)
1 4
Log( 4) +
3 4
Log⎛ ⎜
⎟ = 0.811 ⎝ 3⎠
4⎞
P(黑/黑)= H(Y/黑)=
P(白/黑)=
(3)
P(黑/白)= H(Y/白)=
P(白/白)=
(4)
P(黑)= H(Y)=
P(白)=
2-10
编码过程 0.38 0.37 0.25 0.62 0.38 1
编码 00 01 11 100 1010 1011
3-11 (1)信源熵 (2)香农编码: 信源符号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 平均码长: 编码效率为 符号概率 pi 0.32 0.22 0.18 0.16 0.08 0.04 累加概率 Pi 0 0.32 0.54 0.72 0.88 0.96 -Logp(xi) 1.644 2.184 2.474 2.644 3.644 4.644 码长 Ki 2 3 3 3 4 5 码字 00 010 100 101 1110 11110
第五章
5-1
信道编码
5-2 (1)
接收端的不确定度为:
(2) H(Y/X)= =
(3)
=0 得到

5-3
0919*1000=919bit/s 5-5 (1)
5-6 (1)
条件概率
,联合概率
,后验概率
p ( y0) :=
1 3
, p ( y1) :=
1 2
, p ( y2) :=
1 6
(2) H(Y/X)=
P(i/j)=
解方程组
得W1=W2=W3=
信源熵为 2-31
P(X1)=
P(j/i)=
P(X1X2)=
(1) a. b. 求H(X2/X1)有两种方法: 方法 1:
方法 2:H(X2/X1)=∑P(x1x2)log(x2/x1) =
c. 求H(X3/X2)

P(X2)=

方法 1: P(X3/X2)= 方法 2:P(X3/X2)= )+ + =
(1) H(色)= (2) (3) P(色数)= H(色数)=
H(数/色)= H(色数)- H(色)=
2-11 (1) H(XY)=
7 24 Log⎛ ⎜ 1 1 1 1 7 24 ⎞ 1 + Log( 24) + 0 + Log( 24) + Log( 4) + Log( 24) + 0 + Log( 24) + Log⎛ ⎟ ⎜ ⎟ = 2.301 24 4 24 24 24 ⎝ 7 ⎠ 24 ⎝ 7⎠ 24 ⎞
1 2 Log( 2) + 1 4 Log( 4) + 1 8 Log( 8) + 1 16 Log( 16) + 1 32 Log( 32) + 1 64 Log( 64) + 1 128 Log( 128) + 1 128 Log( 128) = 1.984 111 1 1 1 1 1 2 4 8 16 32 64 128 128
-Logp(xi) 1.322 2.474 3.322 3.322 3.837 4.059 4.322 4.644
码长 Ki 2 3 4 4 4 5 5 5
码字 00 011 1001 1010 1100 11011 11101 11110
(4)
费诺编码: 符号概 率 pi 0.4 0.18 0.1 0.1 0.07 0.06 0.05 0.04 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 码 00 01 100 101 1100 1101 1110 1111 码长 2 2 3 3 4 4 4 4


2-17
(1)
(2) 2-24
(1)
H(X)=
(2) (3) 2-25
=
解方程组
P ⋅W
1
T
W
2
W +W
1

W ⎞ 1⎟ ⎛ 0.25 0.5 ⎞ ⋅ ⎛ ⎜ ⎜ ⎟⎜ ⎝ 0.75 0.5 ⎠ ⎝ W 2 ⎟ ⎠
⎛ W1 ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ W2 ⎟ ⎝ ⎠
解得 W1=0.4 W2=0.6 2-26
x1 1/2 0 1 0
x1 1/4 0.5 2 10
x2 1/8 0.75 3 110
x3 1/16 0.875 4 1110
x4 1/32 0.938 5 11110
x5 1/64 0.969 6 111110
x6 1/128 0.984 7 1111110
x7 1/256 0.992 8 11111110
P(j/i)=
解方程组
求得 W=
1/2 S1 1/3 1/2 S2 2/3 2/3 2-27 求平稳概率 1/3 S3
符号条件概率
状态转移概率
解方程组
得到 W=
2-28
(1) 求平稳概率 P(j/i)= 解方程组
得到
(2)
信源熵为:
2-29
P(j/i)=
解方程组
得到 W1=
, W2=
, W3=
2-30
(2) P=
得到
H(Y)=
(3) H(X/Y)=H(XY)-H(Y)= 2-12 (1) H( X) := 1 H( Y) := 1
(2)
(3) 2-13
P(i)=
P(ij)=
H(IJ)= 2-14 (1)
P(ij)=
P(i/j)=
(2) 方法 1:
=
方法 2:
2-15 P(j/i)=
2-16 (1)
信源符号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6
符号概率 pi 0.32 0.22 0.18 0.16 0.08 0.04 0.32 0.22 0.18 0.16 0.12 0.38 0.32 0.22 0.18
编码过程 0.40 0.38 0.32 0.60 0.40
编码 1 01 10 11 000 0010 0011
(3) 费诺编码为 信源符 号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 符号概 率 pi 0.32 0.22 0.18 0.16 0.08 0.04 1 1 0 2 0 1 0 0 1 1 0 1 3 4 编码 00 01 10 110 1110 1111 码长 2 2 2 3 4 4
平均码长为: 编码效率: (4)哈夫曼编码
1
1 黑 白
(2)
设最后平稳概率为 W1,W2
得W1=07
W2=0.3
H(Y/黑)= −0.9143Log( 0.9143) − 0.0857Log( 0.0857) = 0.422 H(Y/白)= −0.2 Log( 0.2) − 0.8Log( 0.8) = 0.722 H(Y/X)=W1 H(Y/黑)+ W2 H(Y/白)=
… … …

(2)信源的信息量为
平均码长为:
码字的平均信息传输率为 R= (3)编码效率 bit/码
R= 3-10 (1)H(X)=
100%
(2) 信源符号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 符号概率 pi 0.37 0.25 0.18 0.10 0.07 0.03 0.37 0.25 0.18 0.10 0.10 0.37 0.25 0.20 0.18 码 长 2 2 2 3 4 4
0.4 0.19 0.18 0.13 0.1
(3) 香农编码
信源符号 xi x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 平均码长:
符号概率 pi 0.4 0.18 0.1 0.1 0.07 0.06 0.05 0.04
累加概率 Pi 0 0.4 0.58 0.68 0.78 0.85 0.91 0.96
bit/ms=200bit/s
与上题相同
(2)
每个信源使用 3 个二进制符号,出现 0 的次数为
出现 1 的次数为
P(0)=
P(1)= (3)
(4)
相应的香农编码 符号概率 pi 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/128 相应的费诺码 累加概率 Pi 0 0.5 0.75 0.875 0.938 0.969 0.984 0.992 -Logp(xi) 1 2 3 4 5 6 7 7 码长 Ki 1 2 3 4 5 6 7 7 码字 0 10 110 1110 11110 111110 1111110 11111110
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