一般信道容量迭代算法.doc

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实验二一般信道容量迭代算法

1.实验目的

一般离散信道容量的迭代运算

2.实验要求

（1）理解和掌握信道容量的概念和物理意义

（2）理解一般离散信道容量的迭代算法

（3）采用Matlab编程实现迭代算法

（4）认真填写实验报告。

3.算法

4.算法流程图

5.代码（要求写出关键语句的解释和运行结果）

6．计算下列信道的信道容量

例一：

例二：

例三：

7．思考题：

迭代精度指的是什么？

它对计算结果的影响？

3.实验的算法：

1.初始化信源分布：

pi=，循环变量k=1，门限△，C（0）=-；

2.

3.

4.

5.若，则k=k+1，转第2步

6.输出*=和，终止。

4.算法流程图如下：

否

是

输入

结束

5.代码如下：

源程序：

clc;clearall;

N=input（'输入信源符号X的个数N='）;

M=input（'输出信源符号Y的个数M='）;

p_yx=zeros（N,M）;%程序设计需要信道矩阵初始化为零

fprintf（'输入信道矩阵概率\n'）

fori=1:

N

forj=1:

M

p_yx（i,j）=input（'p_yx='）;%输入信道矩阵概率

ifp_yx（i）<0

error（'不符合概率分布'）

end

end

end

fori=1:

N%各行概率累加求和

s（i）=0;

forj=1:

M

s（i）=s（i）+p_yx（i,j）;

end

end

fori=1:

N%判断是否符合概率分布

if（s（i）<=0.999999||s（i）>=1.000001）

error（'不符合概率分布'）

end

end

b=input（'输入迭代精度：

'）;%输入迭代精度

fori=1:

N

p（i）=1.0/N;%取初始概率为均匀分布

end

forj=1:

M%计算q（j）

q（j）=0;

fori=1:

N

q（j）=q（j）+p（i）*p_yx（i,j）;

end

end

fori=1:

N%计算a（i）

d（i）=0;

forj=1:

M

if（p_yx（i,j）==0）

d（i）=d（i）+0;

else

d（i）=d（i）+p_yx（i,j）*log（p_yx（i,j）/q（j））;

end

end

a（i）=exp（d（i））;

end

u=0;

fori=1:

N%计算u

u=u+p（i）*a（i）;

end

IL=log2（u）;%计算IL

IU=log2（max（a））;%计算IU

n=1;

while（（IU-IL）>=b）%迭代计算

fori=1:

N

p（i）=p（i）*a（i）/u;%重新赋值p（i）

end

forj=1:

M%计算q（j）

q（j）=0;

fori=1:

N

q（j）=q（j）+p（i）*p_yx（i,j）;

end

end

fori=1:

N%计算a（i）

d（i）=0;

forj=1:

M

if（p_yx（i,j）==0）

d（i）=d（i）+0;

else

d（i）=d（i）+p_yx（i,j）*log（p_yx（i,j）/q（j））;

end

end

a（i）=exp（d（i））;

end

u=0;

fori=1:

N%计算u

u=u+p（i）*a（i）;

end

IL=log2（u）;%计算IL

IU=log2（max（a））;%计算IU

n=n+1;

end

fprintf（'信道矩阵为：

\n'）;

disp（p_yx）;

fprintf（'迭代次数n=%d\n',n）;

fprintf（'信道容量C=%f比特/符号',IL）;

例一的运行结果：

输入信源符号X的个数N=2

输出信源符号Y的个数M=2

输入信道矩阵概率

p_yx=0.98

p_yx=0.02

p_yx=0.05

p_yx=0.95

输入迭代精度：

0.006

信道矩阵为：

0.98000.0200

0.05000.9500

迭代次数n=2

信道容量C=0.785846比特/符号

6.计算下列信道的信道容量

例一：

信道容量：

C=0.785846（bit/符号）

例二：

信道容量：

C=0.368754（bit/符号）

例三：

信道容量C=0.571214（bit/符号）