河 北 大 学 课 程 考 核 试 卷
2009 —2010 学年第二学期 2008 级 信管 专业(类)
考核科目 数学模型 课程类别 必修 考核类型 考查 考核方式 开卷 卷别 A
(注:考生务必将答案写在答题纸上,写在本试卷上的无效)
一、(11’)填空题
(1) 1948年,美国数学家 香农 发
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
了题为“通信的数学理论”的长篇
论文
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,从而创立了信息论。
(2) 必然事件的自信息是 0 。
(3) 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 。
(4) 对于离散无记忆信源,当信源熵有最大值时,满足条件为__信源符号等概分布_。
(5) 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 。
(6) 对于香农编码、费诺编码和霍夫曼编码,编码方法惟一的是 香农编码 。
(7) 已知某线性分组码的最小汉明距离为3,那么这组码最多能检测出_2_______个码元错误,最多能纠正___1__个码元错误。
(8) 设有一离散无记忆平稳信道,其信道容量为C,只要待传送的信息传输率R__小于___C(大于、小于或者等于),
则存在一种编码,当输入序列长度n足够大,使译码错误概率任意小。
(9) 平均错误概率不仅与信道本身的统计特性有关,还与___译码规则____________和___编码方法___有关
二、(9)判断题
(1) 信息就是一种消息。 ( )
(2) 信息论研究的主要问题是在通信系统
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
中如何实现信息传输、存储和处理的有效性和可靠性。 ( )
(3) 概率大的事件自信息量大。 ( )
(4) 互信息量可正、可负亦可为零。 ( )
(5) 信源剩余度用来衡量信源的相关性程度,信源剩余度大说明信源符号间的依赖关系较小。
( )
(6) 对于固定的信源分布,平均互信息量是信道传递概率的下凸函数。 ( )
(7) 非奇异码一定是唯一可译码,唯一可译码不一定是非奇异码。 ( )
(8) 信源变长编码的核心问题是寻找紧致码(或最佳码),霍夫曼编码方法构造的是最佳码。
( )
(9)信息率失真函数R(D)是关于平均失真度D的上凸函数. ( )
3、(5)居住在某地区的女孩中有25%是大学生,在女大学生中有75%是身高1.6米以上的,而女孩中身高1.6米以上的占总数的一半。
假如我们得知“身高1.6米以上的某女孩是大学生”的消息,问获得多少信息量?
解:设A表示“大学生”这一事件,B表示“身高1.60以上”这一事件,则
P(A)=0.25 p(B)=0.5 p(B|A)=0.75 (2分)
故 p(A|B)=p(AB)/p(B)=p(A)p(B|A)/p(B)=0.75*0.25/0.5=0.375 (2分)
I(A|B)=-log0.375=1.42bit (1分)
四、(5)证明:平均互信息量同信息熵之间满足
I(X;Y)=H(X)+H(Y)-H(XY)
证明:
(2分)
同理
(1分)
则
因为
(1分)
故
即
(1分)
五、(18’).黑白气象传真图的消息只有黑色和白色两种,求:
1) 黑色出现的概率为0.3,白色出现的概率为0.7。给出这个只有两个符号的信源X的数学模型。假设图上黑白消息出现前后没有关联,求熵
;
2) 假设黑白消息出现前后有关联,其依赖关系为
,
,
,
,求其熵
。
3)分别求上述两种信源的冗余度,比较它们的大小并说明其物理意义。
解:1)信源模型为 (1分)
(2分)
2)由题意可知该信源为一阶马尔科夫信源。 (2分)
由
(4分)
得极限状态概率
(2分)
(3分)
3)
(1分)
(1分)
。说明:当信源的符号之间有依赖时,信源输出消息的不确定性减弱。而信源冗余度正是反映信源符号依赖关系的强弱,冗余度越大,依赖关系就越大。(2分)
六、(18’).信源空间为
,试分别构造二元香农码和二元霍夫曼码,计算其平均码长和编码效率(要求有编码过程)。
七(6’).设有一离散信道,其信道传递矩阵为
,并设
,试分别按最大后验概率准则与最大似然译码准则确定译码规则,
并计算相应的平均错误概率。
1)(3分)最小似然译码准则下,有,
2)(3分)最大后验概率准则下,有,
八(10).二元对称信道如图。
1)若
,
,求
、
和
;
2)求该信道的信道容量。
解:1)共6分
2), (3分)此时输入概率分布为等概率分布。(1分)
九、(18)设一线性分组码具有一致监督矩阵
1)求此分组码n=?,k=?共有多少码字?
2)求此分组码的生成矩阵G。
3)写出此分组码的所有码字。
4)若接收到码字(101001),求出伴随式并给出翻译结果。
解:1)n=6,k=3,共有8个码字。(3分)
2)设码字
由
得
(3分)
令监督位为
,则有
(3分)
生成矩阵为
(2分)
3)所有码字为000000,001101,010011,011110,100110,101011,110101,111000。(4分)
4)由
得
,(2分)该码字在第5位发生错误,(101001)纠正为(101011),即译码为(101001)(1分)