《信息论》实验指导书— 应用MATLAB软件实现.pdf

《信息论》实验指导书基于MATLAB的实现主要聚焦于信息论的基础概念，特别是通过MATLAB软件进行实际操作，以加深对离散信源、信道、编码理论的理解。MATLAB是一个强大的数值计算和可视化平台，特别适合进行复杂的数学运算和数据分析，因此是学习和教授信息论的理想工具。 实验一探讨了离散信源及其信息测度。离散无记忆信源是最简单的信源模型，可以用离散概率空间来描述。实验中，学生需要计算信源的熵，熵是衡量信源不确定性的度量，表达为信源输出各消息的自信息量的数学期望。例如，对于一个有27个字符的等概率信源（26个字母加1个空格），每条信息的熵可以通过计算所有可能消息的自信息的平均值来确定。如果将字符分为三类并赋予不同的概率，熵会根据新的概率分布变化。 实验二涉及离散信道及其容量。在有失真的通信系统中，信道容量是指在保证一定误码率下信道可以传输的最大信息速率。实验中，学生需要计算给定条件下的信道容量，并理解信息传输过程中失真对信息量的影响。 实验三关注无失真信源编码，即如何用尽可能少的资源表示信源信息而不引入任何错误。实验中，学生会接触到如霍夫曼编码等无损编码技术，这些编码方法旨在减少表示信息所需的平均比特数。 实验四则转向有噪信道编码，研究如何在噪声环境中有效地传输信息。这通常涉及到错误检测和纠正码，如奇偶校验位、CRC码或更复杂的卷积码和 Turbo码等。 实验过程鼓励学生独立完成，通过编写MATLAB脚本来实现计算和模拟，以提升对信息论理论的实际应用能力。实验报告的提交有助于巩固知识并反思学习过程中的难点。 附录中列出了常用MATLAB命令，便于学生在实验中查询和使用，以提高编程效率。 这份实验指导书通过实际操作和案例分析，帮助学生掌握信息论的基本概念，如熵、信道容量、编码理论，并利用MATLAB这一强大工具进行实践，从而深化理论知识的理解，培养解决实际问题的能力。