實(shí)驗(yàn)二 一般信道容量迭代算法

1、實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 一般信道容量迭代算法一般信道容量迭代算法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜な煜?Matlab Matlab 工作環(huán)境及工具箱；工作環(huán)境及工具箱； 掌握一般掌握一般DMCDMC信道容量迭代算法的原理。信道容量迭代算法的原理。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理信道是信息傳遞的通道，承擔(dān)信息的傳輸和儲(chǔ)信道是信息傳遞的通道，承擔(dān)信息的傳輸和儲(chǔ)存的任務(wù)，是構(gòu)成通信系統(tǒng)的重要組成部分。存的任務(wù)，是構(gòu)成通信系統(tǒng)的重要組成部分。信道容量是指信道能夠傳輸信息量的大小。信信道容量是指信道能夠傳輸信息量的大小。信道容量的研究在現(xiàn)實(shí)中有著非常重要的理論意道容量的研究在現(xiàn)實(shí)中有著非常重要的理論意義。義。 信道的分類(lèi)信道

2、的分類(lèi)根據(jù)根據(jù)I/O信號(hào)在時(shí)間和幅值上的取值是離散或連續(xù)分為信號(hào)在時(shí)間和幅值上的取值是離散或連續(xù)分為時(shí)間離散時(shí)間離散/時(shí)間連續(xù)信道。時(shí)間連續(xù)信道。根據(jù)信道的記憶特性劃分，可分為無(wú)記憶根據(jù)信道的記憶特性劃分，可分為無(wú)記憶/有記憶信道。有記憶信道。根據(jù)信道的根據(jù)信道的I/O關(guān)系是確定關(guān)系還是統(tǒng)計(jì)依存關(guān)系來(lái)劃關(guān)系是確定關(guān)系還是統(tǒng)計(jì)依存關(guān)系來(lái)劃分，可分為無(wú)噪分，可分為無(wú)噪/有噪信道。有噪信道。根據(jù)信道物理組成劃分，有有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)信道。根據(jù)信道物理組成劃分，有有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)信道。根據(jù)信道用戶(hù)類(lèi)型劃分，有單用戶(hù)根據(jù)信道用戶(hù)類(lèi)型劃分，有單用戶(hù)/多用戶(hù)信道。多用戶(hù)信道。根據(jù)信道的參數(shù)類(lèi)型劃分你，有恒參根據(jù)信道的參數(shù)

3、類(lèi)型劃分你，有恒參/變參信道。變參信道。信道容量信道容量C衡量一個(gè)信息傳遞系統(tǒng)的好壞，有兩個(gè)主要指標(biāo)：衡量一個(gè)信息傳遞系統(tǒng)的好壞，有兩個(gè)主要指標(biāo)： 數(shù)量（速度）指標(biāo)數(shù)量（速度）指標(biāo)信息（傳輸）率信息（傳輸）率R 即信道中平均每個(gè)符號(hào)傳遞的信息量。即信道中平均每個(gè)符號(hào)傳遞的信息量。 質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)平均差錯(cuò)率平均差錯(cuò)率Pe信道容量的定義信道容量的定義 maxmax(;)/xxPPCRI X Ybit符號(hào)1maxmax(;)/xxtPPCRI X Ybitts信道信道核心問(wèn)題是信道容量和最佳輸入分布。核心問(wèn)題是信道容量和最佳輸入分布。根據(jù)定義，求信道容量問(wèn)題就是求平均互信息量根據(jù)定義，求信道容量問(wèn)

4、題就是求平均互信息量I(X;Y)關(guān)于輸入概率分布關(guān)于輸入概率分布Px的最大值問(wèn)題。的最大值問(wèn)題。一般一般DMCDMC信道容量信道容量一般一般DMC信道容量的計(jì)算非常困難，信道容量計(jì)算的信道容量的計(jì)算非常困難，信道容量計(jì)算的迭代算法能在給定的精度下用有限步數(shù)計(jì)算出一般迭代算法能在給定的精度下用有限步數(shù)計(jì)算出一般DMC的信道容量。的信道容量。信道容量的迭代算法信道容量的迭代算法設(shè)設(shè)DMCDMC的轉(zhuǎn)移概率矢量為的轉(zhuǎn)移概率矢量為 ，記，記 是任意給定的一組初始輸入分布，其所有分量是任意給定的一組初始輸入分布，其所有分量 均不為零。按下式不斷對(duì)輸入分布進(jìn)行迭代、更新均不為零。按下式不斷對(duì)輸入分布進(jìn)行迭代

5、、更新其中其中|, (|)y xjii jPP ba00()XiiPPa0( )iPa11()()()( )()nnnkXkkrnniiXiPPapapaP11(|)()exp (; )|exp(|)log( ) (|)nXXsjknkXkjkrPPnjijiiP baPI xa YP baPa P ba信道容量的迭代算法流程圖信道容量的迭代算法流程圖在迭代算法流程圖中在迭代算法流程圖中當(dāng)當(dāng)c(n)與與c(n)的差值小于某個(gè)給定值時(shí)，迭代結(jié)束。的差值小于某個(gè)給定值時(shí)，迭代結(jié)束。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用用matlabmatlab軟件編程實(shí)現(xiàn)一般信道容量迭代算法軟件編程實(shí)現(xiàn)一般信道容量迭代算法設(shè)

6、定不同的迭代精度設(shè)定不同的迭代精度設(shè)定不同的信道設(shè)定不同的信道四、迭代算法四、迭代算法確定輸入概率轉(zhuǎn)移矩陣是否正確。確定輸入概率轉(zhuǎn)移矩陣是否正確。1 1、初始化信源分布，循環(huán)變量、初始化信源分布，循環(huán)變量k=0k=0，門(mén)限門(mén)限 ; ; 2 2、由式、由式 得到轉(zhuǎn)移概率矩陣；得到轉(zhuǎn)移概率矩陣；3 3、由式、由式 計(jì)算計(jì)算 ；()()()kijikjikijiipppp( )(1)( )explnexplnkijjijkikijjiijppp(1)(1)kkipp4、由式、由式 計(jì)算計(jì)算C(k+1)5、若、若 ，則，則k=k+1，轉(zhuǎn)第，轉(zhuǎn)第2步步6、否則迭代結(jié)束，輸出計(jì)算結(jié)果。、否則迭代結(jié)束，輸出計(jì)算結(jié)果。(1)()lnexplnkkijjiijCp(1)( )(1)kkkCCC 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；?jiǎn)述實(shí)驗(yàn)