实验五、串联信道容量函数曲线绘制

1. 实验内容

用 Excel 或 Matlab 制作串联信道容量曲线。

2. 实验环境

  1. 计算机
  2. Windows 2000 或以上
  3. Microsoft Office XP 或以上
  4. Matlab 6.5 或以上

3. 实验目的

  1. 掌握 Excel 的数据填充、公式运算和图表制作
  2. 掌握 Matlab 绘图函数
  3. 掌握、理解串联信道的信道容量结论

4. 实验要求

  1. 提前预习实验,认真阅读实验原理以及相应的参考书。
  2. 认真高效的完成实验,实验中服从实验室管理人员以及实验指导老师的管理。
  3. 认真填写实验报告。

5. 实验原理

Excel 的图表功能(略),串联信道的信道容量(下图)。参考《信息论——基础理论及应用》的 124 页。

串联信道的信道容量,王顶,408542507@qq.com
图:串联信道的信道容量,王顶,408542507@qq.com
串联信道转移矩阵信道容量
I[p(y/x)]=[1ppp1p][p(y/x)]=\begin{bmatrix} 1-p & p \\ p & 1-p \end{bmatrix}CI=1H(p)C_I = 1-H(p)
I,II[p(z/x)]=[p(y/x)][p(z/y)]=[1ppp1p][1ppp1p]=[(1p)2+p22p(1p)2p(1p)(1p)2+p2]\begin{aligned} [p(z/x)] &= [p(y/x)][p(z/y)] \\ &= \begin{bmatrix} 1-p & p \\ p & 1-p \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1-p & p \\ p & 1-p \end{bmatrix} \\ &= \begin{bmatrix} (1-p)^2 + p^2 & 2p(1-p) \\ 2p(1-p) & (1-p)^2 +p^2 \end{bmatrix} \end{aligned}CI,II=1H[2p(1p)]C_{I,II}=1-H[2p(1-p)]
I,II,III[p(w/x)]=[p(z/x)][p(w/z)]=[(1p)2+p22p(1p)2p(1p)(1p)2+p2][1ppp1p]=[(1p)3+3p2(1p)p3+3p(1p)2p3+3p(1p)2(1p)3+3p2(1p)]\begin{aligned} [p(w/x)] &= [p(z/x)][p(w/z)] \\ &= \begin{bmatrix} (1-p)^2+p^2 & 2p(1-p) \\ 2p(1-p) & (1-p)^2+p^2 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1-p & p \\ p & 1-p \end{bmatrix} \\ &= \begin{bmatrix} (1-p)^3 + 3p^2(1-p) & p^3+3p(1-p)^2 \\ p^3+3p(1-p)^2 & (1-p)^3 +3p^2(1-p) \end{bmatrix} \end{aligned}CI,II,III=1H[p3+3p(1p)2]C_{I,II,III}=1-H[p^3+3p(1-p)^2]

6. 实验地址

7. 实验结果

  1. 在 Excel 中绘制的函数曲线图,请参考下图。

    Excel 绘制的函数曲线,王顶,408542507@qq.com
    图:Excel 绘制的函数曲线,王顶,408542507@qq.com
  2. 在 Matlab 中绘制的函数曲线图,请参考下图。

    Matlab 绘制的函数曲线,王顶,408542507@qq.com
    图:Matlab 绘制的函数曲线,王顶,408542507@qq.com

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