信息论与编码 模拟题
一 、填空题
1、已知 8 个码组为(000000)、(001110)、(010101)、(011011)、(100011)、(101101)、 (110110)、(111000)。则该码组的最小码距是 3 ,若只用于检错可检测 2 位错码,若只用于纠错可纠正 1 位错码。
2、同时掷两个正常的骰子,也就是各面呈现的概率都是 1/6,则“两个 1 同时出现”这一事件的自信息量为 5.17 比特。
3、已知信源的各个符号分别为字母A,B,C,D,现用四进制码元表示,每个码元的宽度为10ms,如果每个符号出现的概率分别为1/5,1/4,1/4,3/10,则信源熵H(x)为 1.985 比特/符号,在无扰离散信道上的平均信息传输速率为 198 bit/s。
4.1948 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。
5.对离散无记忆信源来说,当信源呈____________分布情况下,信源熵取最大值。 6、对于某离散信道,具有3 x 5的转移矩阵,矩阵每行有且仅有一非零元素,则该信道噪声熵为 ;最大信息传输率为 。
7、二元删除信道BEC(0.01)的信道转移矩阵为 ,信道容量为 ;信道
?1?矩阵为?0?0??0??0001010??1?0??1?0??的DMC的信道容量为 。
8.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 。
9.(7,3)码监督矩阵有 4 行,生成矩阵有 3 行。
10.对线性分组码,若要求它能纠正3个随机差错,则它的最小码重为 7 ,若要求它能在纠错2位的同时检错3位,则它的最小码重为 8 。
11.汉明码是一种线性分组码,其最小码距为 3 。
12.信道编码的目的是提高数字信息传输的 可靠性 ,其代价是降低了信息传输的 有效性。 13.在通信系统中,纠检错的工作方式有 反馈重发纠错 、 前向纠错 、 混合纠错 等。 14.离散对称信道输入等概率时,输出为( 等概)分布。
15.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。
16、(n,k)线性循环码中,生成多项式g(x)的最高项次数为 ,校验多项式h(x)的最高项次数为 ,g(x)和h(x)满足 的关系,若其最小码距d,则能检错的位数为 ,能纠错的位数为 。
17、若有一离散无记忆平稳信道,其容量为C,输入序列长度为L,只要待信息率R C,总可以找到一种编码,当L足够长时,译码差错概率Pe??,?为任意大于零的正数。反之,当R
C时,任何编码的Pe必大于零,且当L??时,Pe?1。
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18、(7,4)线性分组码中,接受端收到分组R的位数为 ,伴随式S可能的值有 _ 种,差错图案e的长度为 ,系统生成矩阵Gs为 行的矩阵,系统校验矩阵Hs为 行的矩阵,Gs和Hs满足的关系式是 。
?0.25?19、设有一个信道,其信道矩阵为 0.25???0.50.50.250.250.25?0.5?,则它是 信道 (填对称,准
?0.25??对称), 其信道容量是 比特/信道符号。
20、在下面空格中选择填入数学符号“?,?,?,?”或“?”
H?XY? H?Y??H?X|Y? H?Y??H?X?。
21、信源编码的主要目的是提高 ,信道编码的主要目的是提高 。 22、一个八进制信源的最大熵为 。
23、根据是否允许失真,信源编码可分为无失真信源编码和 。 24、一个事件发生概率为0.125,则自信息量为 。
二 、选择题
1、设有一个离散无记忆信源X,其符号数为n,则有( )成立。 A、H(X)?log2n; B、H(X)?log2n; C、H(X)?2log2n; D、以上结论都不对。 2、通信系统的性能指标主要有( )。
A、有效性 可靠性 安全性 经济性 B、有效性 可行性 安全性 保密性 C、保密性 可靠性 安全性 经济性 D、高效性 可行性 安全性 经济性 3、信源存在冗余度的主要原因是( )。
A、信源符号间的相关性 B、信源符号分布的不均匀性 C、信源符号间的相关性和分布的不均匀性 D、以上都不对 4、下列关于信源编码和信道编码的说法中错误的是( ) A、信源编码是减少冗余度,信道编码是有意的增加冗余度。 B、信源编码提高了可靠性,降低了有效性。
C、首先对信源进行编码,到信道的输入端再对其进行信道编码。 D、信道编码提高了可靠性,降低了有效性。
5、以下关于平稳离散信源的说法不正确的是( )。 A、平稳信源发出的符号序列的概率分布与时间起点无关。
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B、平均符号熵随着L的增大而减小。
C、对于平稳信源一般情况下,齐次包括平稳,平稳不包括齐次。 D、平稳信源的概率分布特性具有时间推移不变性。 6、关于线性分组码,下列说法正确的是( ) A、卷积码是线性分组码的一种。
B、最小码距是除全零码外的码的最小重量。 C、具有封闭性,码子的组合未必是码子。 D、不具有封闭性,码子的组合未必是码子。
7、若一离散无记忆信源的符号熵为H(X),对信源符号进行m元变长编码, 一定存在一种无失真编码方法,其码字平均长度K满足( )。 A、1?H(X)log2mH(X)log2m?K?H(X)log2m; B、1?H(X)log2m?K?H(X)log2m;
C、1??K; D、K?H(X)log2m。
8、有一离散无记忆信源X,其概率空间为?其无记忆二次扩展信源的熵H(X)=( )
2
x2?X??x1???P???0.50.25x4??,则
0.1250.125?x3A、1.75比特/符号; B、3.5比特/符号; C、9比特/符号; D、18比特/符号。
0000??P(y1/x1)P(y2/x1)?00P(y3/x2)P(y4/x2)00?, 9、信道转移矩阵为???000P(y5/x3)P(y6/x3)??0?其中P(yj/xi)两两不相等,则该信道为( )
A、一一对应的无噪信道 B、具有归并性能的无噪信道 C、对称信道 D、具有扩展性能的无噪信道 10、设信道容量为C,下列说法正确的是:( ) A、互信息量一定不大于C B、交互熵一定不小于C C、有效信息量一定不大于C D、条件熵一定不大于C
三 、计算题
1、设有离散无记忆信源,其概率分布如下:
?x?X??1????1?P(X)???2x214x318x4116x5132x6164x7??1? 64?? 第 3页
对其进行费诺编码,写出编码过程,求出信源熵、平均码长和编码效率。
2.一个离散无记忆信源
?x?x??1????1p(x)????16x2116x3116x4116x5x6??11 ?42??对其进行2进制费诺编码,写出编码过程,求出信源熵、平均码长和编码效率。(保留两位小数)
3.设有离散无记忆信源,其概率分布如下:
?X??x1?q(X)???0.2???x20.19x30.18x40.17x50.15x60.10x7?0.01??
对其进行2进制赫夫曼编码,写出编码过程,求信源熵、平均码长和编码效率。(保留两位小数)
4.信道输入符号集X = {x1, x2},输出符号集Y = {y1, y2, y3, y4},给定信道转移概率矩阵
?1?4P???1??8121218141?8??,求该信道的信道容量C。 (保留四位小数,单位取为:比特/符号) 1?8???1/21/41/81/8??,求信道容
?1/41/21/81/8?5、设有一个离散无记忆信道,其信道矩阵P??量C。(要求保留四位小数,单位取为:比特/符号)
6.设某信道的传递矩阵为
?1?3 P???1??6131616131?6?? 1?3??计算该信道的信道容量,并说明达到信道容量的最佳输入概率分布。(保留四位小数,单位取为:比特/符号) 四 、综合题
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? X??x1?P(X)???0.6??1 设信源?x2??0.4? 通过一干扰信道,接收符号为Y??y1,y2?,信道传递矩阵为
?5?6?1?4?1?6?3??,求 4? (1)信源X中事件x1和x2分别含有的自信息量。 (2)收到消息
yj?j?1,2?后,获得的关于xi?i?1,2?的信息量。
(3)信源X和信宿Y的信息熵。
(4)信道疑义度H?X/Y?和噪声熵H?X/Y?。 (5)接收到信息Y后获得的平均互信息量。
?x?X??1??12、设信源???P(X)???4x2??3?,通过某信道,接受符号集为Y??y14??13y2?,信道转移矩阵
(aij??23p(yj/xi))为?1?3?2?,求: 3?(要求:计算结果保留三位小数,单位是:比特/符号。)试求: (1)H(X),H(Y);
(2)求联合熵H(XY)、信道疑义度H(X/Y)和噪声熵H(Y/X); (3)接收到Y后所获得的平均互信息量是多少;
(4)若改变信源的概率分布,则收到Y后能获得的最大信息量是多少,并且求出此时信源的概率分布。
3、信道编码
已知n=7的(7,k)循环码g(x)?x?x?1
(1). 如信息多项式m(x)?x?1,求相应的码多项式。 (2). 求对应的系统形式的生成矩阵Gs,系统校验矩阵Hs。
(3). 计算该码的最小距离,此码能纠几位错?列出可纠差错图案和对应得伴随式,填入下表
中
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e 发送信息M(针对系统码)。
4.设某二元码为C={110001000,100010111,000101111,001011110} (1)求此码的最小距离dmin;
(2)将此码用于检错最多可以检出多少位错吗? (3)若用于纠错,最多纠正几位?
(4)若同时用于检错和纠错,能检出几位,纠正几位?
5、信道编码
s ?及对应的(4). 若接收码字为R?(1100100),试问接收是否有错?用伴随式法求译码结果C?1?0现有生成矩阵Gs???0??0010000100001110111101?0?? 1??1?
(1). 求对应的系统校验矩阵Hs。
(2). 求该码字集合的最小码字距离d、最大检错能力lmax 、最大纠错能力t max 。 (3). 填写下面的差错图案e和伴随式s表
e 0000000 0000001 0000010 0000100 0001000 0010000 0100000 1000000 s ?。 (4). 现有接收序列为r?(1100100),求纠错译码输出c
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