《信息论基础》答案一、填空题（本大题共10小空，每小空1分，共20分）1.按信源发出符号所对应的随机变量之间的无统计依赖关系，可将离散信源分为有记忆信源和无记忆信源两大类2.一个八进制信源的最大熵为3bit/符号3.有一信源X，其概率分布为，其信源剩余度为94.64%；若对该信源进行十次扩展，则每十个符号的平均信息量是 15bit4.若一连续消息通过放大器，该放大器输出的最大瞬间电压为b，最小瞬时电压为a若消息从放大器中输出，则该信源的绝对熵是；其能在每个自由度熵的最大熵是log（b-a）bit/自由度；若放大器的最高频率为F，则单位时间内输出的最大信息量是 2Flog（b-a）bit/s.5. 若某一 信源X，其平均功率受限为16w，其概率密度函数是高斯分布时，差熵的最大值为；与其熵相等的非高斯分布信源的功率为6、信源编码的主要目的是提高有效性，信道编码的主要目的是提高可靠性7、无失真信源编码的平均码长最小理论极限制为信源熵（或H(S)/logr= Hr(S)）8、当R=C或（信道剩余度为0）时，信源与信道达到匹配9、根据是否允许失真，信源编码可分为无失真信源编码和限失真信源编码10、在下面空格中选择填入数学符号“”或“”（1）当X和Y相互独立时，H（XY）=H(X)+H(X/Y)。
2）假设信道输入用X表示，信道输出用Y表示在无噪有损信道中，H(X/Y)> 0, H(Y/X)=0,I(X;Y)
定义另一个二元随机变量Z，取Z=YX（一般乘积）试计算：1.H（Y）、H（Z）；2.H（XY）、H（YZ）；3.I（X;Y）、I（Y;Z）；解：1. =1bit/符号Z=YX而且X和Y相互独立 = = 故H(Z)= =1bit/符号2.从上式可以看出:Y与X的联合概率分布为:P(Y,Z)Y=1Y=-1Z=10.250.25Z=-10.250.25H(YZ)=H(X)+H(Y)=1+1=2bit/符号3.X与Y相互独立，故H(X|Y)=H(X)=1bit/符号 I（X;Y）=H(X)-H(X|Y)=1-1=0bit/符号 I(Y;Z)=H(Y)-H(Y|Z)=H(Y)-[H(YZ)-H(Z)]=0 bit/符号四、如图所示为一个三状态马尔科夫信源的转移概率矩阵P=1. 绘制状态转移图；2. 求该马尔科夫信源的稳态分布；3. 求极限熵；解：1.状态转移图如右图 2.由公式,可得其三个状态的稳态概率为：3.其极限熵: 五、在干扰离散对称信道上传输符号1和0，已知P（0）=1/4,P(1)=3/4,试求：010.90.10.10.9011. 该信道的转移概率矩阵P2. 信道疑义度H（X|Y）3. 该信道的信道容量以及其输入概率分布解：1.该转移概率矩阵为 P= 2.根据P（XY）=P（Y|X）P（X），可得联合概率 P（XY）YYX=09/401/40X=13/4027/40P(Y=i)12/4028/40由P（X|Y）=P(X|Y)/P(Y)可得P(X|Y)Y=0Y=1X=03/41/28X=11/427/28H(X|Y)=- 3.该信道是对称信道，其容量为： C=logs-H=log2-H（0.9,0.1）=1-0.469=0.531bit/符号 这时，输入符号服从等概率分布，即六、某信道的转移矩阵 试求：该信道的信道容量及其最佳输入概率分布。
解：该信道是准对称信道，分解为两个互不相交的子信道矩阵 这里 C=logr-H(P的行矢量) - =0.174bit/符号 这时，输入端符号服从等概率分布，即=七、信源符号X有六种字母，概率为0.32,0.22,0.18,0.16,0.08,0.04用赫夫曼编码法编成二进制变长码，写出编码过程并计算其平均码长、编码后的信息传输率和编码效率解： 码字001011010011001110.320.220.180.160.080.04“1”0100.120100.28 11 0.40 0.61该信源在编码之前的信源熵为：=0.526+0.481+0.445+0.423+0.292+0.186 =2.353bit/符号编码后的平均码长：=2.4码元/信源符号编码后的信息传输率为：bit/码元编码效率为：八、设在平均功率受限的高斯可加波形信道中，信道带宽为3KHz，又设信噪比为101.试计算该信道传达的最大信息率（单位时间）；2.若功率信噪比降为5dB，要达到相同的最大信息传输率，信道带宽是多少？ 解：1. 故：该信道传送的最大信息速率为： 2.若SNR=5dB，则SNR==3.162，在相同情况下 1.04=Wlog（1+SNR）=Wlog4.162 W=5.04Hz。