信道容量迭代算法验证

信道容量迭代算法验证

一、实验目的
1.熟悉信道容量的迭代算法。
2.学习如何将复杂的公式转化成程序。
3.熟悉c++编译码过程

二、实验要求
1，学习vs2012软件编程和调试方法；
2，输入：任意一个转移概率矩阵，包括信源符号个数，信宿符号个 数，信道转移概率，在程序运行时从键盘输入。
3，输出信道容量C 迭代次数，最佳信源分布。
三、实验仪器，设备
笔记本电脑，vs2012软件
四、实验原理
已知：信源符号个数r，新宿符号份额数s、信道转移概率矩阵p；
输入：任意的一个信道转移概率矩阵。r、s、p在运行时从键盘输入。
输出：最佳信源分布P‘，信道容量C。
4.1信道容量的含义
一个信道，若给定输入分布Q(x) ，和转移概率分布P(y|x) ，则输出概率分布为：Θ(y)=∑xQ(x)P(y|x)
对DMC信道有Θ(y)=∑xQ(x)P(y|x)
当研究联合 空间XY时，则信道输出和输入之间的平均互信息量为：

=H(Y)(Y|X)
=H(X)(X|Y)
从上述公式中，当信道输入为X，接收端得到的平均信息量 I(X;Y)是信道输入概率和信道转移概率的函数。一般干扰越大，传输的信息量就越小。现在研究信道哦给定，即 {P(y|x)}给定的情况下，如何选择输入分布 QkQk使传输的信息量 I(X;Y)达到最大。
信道容量的定义：
C=maxI(X;Y)
C=maxI(X;Y)

即C为改变输入分布时，使每个符号所能含有的平均互信息量的最大值。相应的输入分布称为最佳输入分布信道容量的迭代算法。
五、实验方案与步骤
5.1信道容量的迭代算法的步骤如下：

1. 取出时分布 r（0），置k=0。
2. 由公式

计算 。
4.由公式

计算。
5. 若 |C（k+1）（k）|≤δ，进入第7步。
6. 令 k=k+1, 转向第二步。
7. 程序结束输出最佳输入分布及C（k+1）。
5.2程序设计流程图：

六、实验数据与结果分析
6.1实验结果图，如下图所示：

6.2实验结果分析：
根据图片的结果信息得到了信源迭代次数的最佳信源分布，并且计算了出了最优的信道容量。经过验算得到结果正确，代码编译成功。
6.3实验过程中的问题及其解决
1，首先，不了解信道迭代算法，最后回到书中，复习了下才明白怎么回事。
2，然后在设计算法的时候，设计的流程结构有问题，一直算不出来最佳信源分布，最后经过多次修改才得到结果。
3，运行的时候，输入完函数结果没出来就自动结束进程，一直以为是代码的原因，最后发现是因为没有延时函数，其实代码结果早就出来了。最后加了一个延时函数，得到结果。
七、实验总结
7.1、实验结论；
验证了信道容量迭代算法的正确性，解决了将公式变成代码的问题。
7.2、心得体会；
1，根据本次实验，我学习到vs2012软件编程和调试方法；为今后的实验打下了坚实的基础。
2，了解的信道容量迭代函数的原理，更加明白信道容量的具体意义。
3，知道如何将公式变成具体的代码，为以后的工作，学习打下了坚实的基础。
4.懂得了在面对困难的时候不放弃不抛弃，总会看见成功的。
7.3、对本实验方法、手段及过程等的改进建议。
对本次实验是建立在迭代的基础上的，首先要深刻理解信道容量的迭代算法，其次是，将复杂的公式转化成为程序。通过本次实验我了解信道容量的迭代算法的基本知识，学会的如何将复杂的公式用语言描述出来，掌握了高级语言数值计算过程的程序设计和调试的相关知识，对于将实际问题公式转换成程序的能力有所提高。

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来源：青春、往昔浮流年〞