- •Теория информации Учебное пособие
- •Введение
- •1. Информационные характеристики источников сообщений
- •Энтропия как мера неопределенности физической системы
- •1.2 Энтропия сложной системы
- •Сложение энтропии независимых систем
- •Условная энтропия
- •1.3. Количественные аспекты информации
- •1.5. Объем информации
- •1.4. Количество информации, как мера снятой неопределенности
- •1.6. Взаимная информация
- •Упражнения
- •Решение
- •Лабораторная работа Свойства энтропии
- •2. Неопределенность непрерывных случайных величин
- •2.1. Энтропия непрерывной случайной величины х
- •2.2. Количество информации для непрерывных систем
- •2.3. Принцип экстремума энтропии и экстремальные распределения
- •Подставим (2.9) в (2.6)
- •При взятии интеграла учтем, что имеется соответствующий табличный интеграл
- •Сравнительная оценка сообщений, передаваемых по нормальному закону и равновероятному закону распределений
- •2.4. Епсилон энтропия (ε-энтропия )
- •3. Передача информации по каналам связи
- •3.1. Источники сообщений
- •3.2. Избыточность информации
- •3.3. Передача информации по каналу связи. Пропускная способность канала
- •Матрица для нахождения условной вероятности
- •Матрица условных вероятностей имеет вид
- •3.4. Пропускная способность непрерывных каналов связи
- •Скорость передачи информации будет равняться
- •Тогда , (3.8) где p мощность сигнала, а n мощность помехи
- •3.5. Согласование скорости выдачи информации, выдаваемой источником, с пропускной способностью канала связи
- •3.6. Согласование оконечных устройств с каналами связи
- •Упражнения
- •Лабораторная работа
- •4. Кодирование информации
- •4.1. Префиксные коды
- •Коды 1,2,3 не обладают свойством префикса, а код 4 обладает.
- •4.2. Основные теоремы кодирования
- •4.3. Оптимальное кодирование
- •4.4. Код Шеннона – Фано
- •Средняя длина полученного кода будет равна
- •4.5. Блочное кодирование
- •4.6. Код Хаффмана
- •4.7. Совмещенный способ построения кода Хаффмана Совмещенный способ построения кода Хаффмана представляет объединение двух процессов: обычного алгоритма построения и метода дерева.
- •Лабораторная работа
- •5. Сжатие информации
- •5.1. Основные понятия
- •5.2. Методы сжатия без потерь
- •Кодирование длин серий (rle - кодирование)
- •Коды Фибоначчи
- •Методы энтропийного сжатия
- •Метод арифметического сжатия
- •Методы контекстного моделирования
- •Словарные методы сжатия
- •5.3. Методы сжатия с потерями
- •6. Помехоустойчивое кодирование
- •6.1 Коды с обнаружением ошибок
- •Код с проверкой на четность.
- •Код Грея записывается следующим образом
- •Обратный переход из кода Грея в двоичный код
- •6.2. Корректирующие коды
- •6.3. Код Хемминга
- •Проверяем ее
- •6.4. Техническая реализация кода Хэмминга
- •6.5 Циклические коды
- •Декодирование циклических кодов
- •Аппаратурная реализация циклических кодов.
- •Пусть на вход подается комбинация 1101001
- •Теперь пусть на вход подается комбинация с ошибкой 1100001
- •Упражнения
- •Лабораторная работа
- •Задание 2
- •Задание 3
- •Задание 4
- •Задание 5
- •Задание 7
- •Задание 8
- •Задание 9
- •Задание 10
- •Задание 11
- •Задание 12
- •Задание 13
- •Задание 14
- •Задание 15
- •Задание 16
- •Задание 17
- •Задание 18
- •Задание 19
- •Задание 20
- •Список литературы
- •Оглавление
Задание 9
Что такое условная энтропия.
Определите объем и количество информации при передачи сообщения десятичными цифрами 122221323222 по каналу связи, если любой символ передается 7 элементным телеграфным кодом.
Сообщения А и В с р(А)=0.8 и р=0.2 закодируйте по буквам и двухбуквенным сочетаниям. Покажите эффективность кодирования.
Приведите примеры сжатия при контекстном моделировании.
Закодируйте 1010001001 в коде Хэмминга.
Задание 10
Неравенство Хэмминга
Определите пропускную способность бинарного канала связи, способного передавать 100 символов 0 или 1 в единицу времени, если вероятность искажений составляет р=0.01.
Закодируйте буквы алфавита, состоящего из 18 букв, равномерным двоичным кодом.
Постройте оптимальный код для m=6 р=(0.4 0.2 0.2 0.1 0.05 0.05).
Закодируйте комбинацию 1101010 в циклическом коде.
Задание 11
Пропускная способность дискретных каналов связи
Сообщения составлены из алфавита Х=( x1, x2, x3 ). Вероятности появления символов алфавита 0.7, 0.2, 0.1 соответственно. Помехи в канале связи заданы следующей канальной матрицей
0.98 0.01 0.01
Р(Y/X)= 0.1 0.75 0.15
0.2 0.3 0.5
Определите скорость передачи информации, если время передачи одного символа t=0.02 c.
Преобразуйте числа 267 из 82 и 101111011 из 2 8 систему
Какова минимальная длина 32-буквенного алфавита при равномерном кодировании. Закодируйте числа 3, 10, 13, 17, 21, 28, 30.
Числа 101101101 и 1011 представьте в виде многочленов циклического кода и найдите частное.
Задание 12
Теорема отсчетов (Котельникова).
Определите объем и количество информации в тексте «Завтра ожидается морозная погода» переданным 7-элементным телеграфным кодом.
Закодируйте в коде Хаффмана буквы алфавита с числом качественных признаков m=3 с учетом, что вероятности появления букв будут составлять p1=p2=p3=0.1; p4=0.2; p5=0.3; p6=p7=p8=p9=0.05
Постройте инверсный код для 10111 и 11100
Закодируйте 101011 в коде Хэмминга
Задание 13
Экстремум энтропии и экстремальные распределения.
Информация передается при помощи частотномодулированных сигналов, рабочая частота которых F изменяется с равной вероятностью в пределах от F1=10 МГц до F2=50 МГц. Определите энтропию частоты, если точность измерения частоты F=2 кГц.
Постройте кодом Хаффмана оптимальный код со следующим распределением вероятностей появления букв в тексте: F=0,5; B=0,12; D=0,1; E=0,04; F=0,04; G=0,15; H=0,05.
Преобразуйте комбинацию 101101 из кода Грея в двоичный код.
Закодируйте комбинацию 111011 в циклическом коде.
Задание 14
Что такое кодовое расстояние и какова зависимость числа контрольных символов от количества исправляемых ошибок.
Определите полосу пропускания канала связи, если источник, имеющий статистическую структуру Х=(х1, х2, х3, х4) и Р=(0.15, 0.25, 0.33, 0.27) выдает информацию в канал с максимальной частотой 200гц. Канал обладает характеристикой P/N=3.
Преобразуйте числа 9, 20, 181, 67 в двоичный код.
Постройте оптимальный код для сообщения, в котором вероятности появления букв подчиняются закону p=(1/2)i, i=1…5.
Выполните операции в циклическом коде (x4+x+1)(x3+x2+1)/(x3+x+1)
