武汉理工《信息理论与编码》实验指导：Matlab绘制二进/三元熵函数与信道容量算法

《信息理论与编码》实验指导书是武汉理工大学教材中心为学生设计的一份实践教学资料，旨在通过实验帮助学生深入理解和应用信息理论的基本概念。本指南分为两个主要实验部分。 实验一：绘制二进熵函数曲线 1. 实验目的： - 熟悉Matlab的工作环境和绘图工具箱，提升编程技能； - 掌握如何在Matlab中计算和绘制熵函数曲线，理解信源熵的概念及其性质； - 注意到理论上的特殊情况，如避免log0值，实际操作中采用系统默认的最小值eps。 2. 实验内容： - 使用给定的二进熵公式（H(p) = -p * log2(p) - (1-p) * log2(1-p)，其中0 <= p <= 1），生成一系列p值并计算对应的熵值； - 利用Matlab的plot函数绘制出H(p)与p之间的函数曲线，观察其形状； - 结合熵函数特性，分析曲线的变化规律，比如当p接近0或1时，熵值的变化趋势。 实验二：一般信道容量迭代算法 1. 实验目的： - 进一步巩固Matlab编程能力，理解一般信道容量迭代算法的原理； - 学习如何用Matlab实现这种算法，这在通信理论中是关键的计算方法，特别是在信道编码和信息传输效率优化中。 2. 实验内容： - 编写程序，实现信道容量的迭代计算，通常涉及到信道容量公式C = max_{x} I(X;Y)，其中I(X;Y)是信源X和信道Y之间的互信息； - 通过迭代方法逼近最大值，这可能涉及到搜索、优化算法等数学技巧； - 通过实验结果，分析信道容量与信道特性（如信噪比）的关系。 这两个实验不仅要求学生掌握Matlab的基本操作，还着重于理论知识的应用，如信息熵的计算和信道容量的估计，这些都是信息技术领域的核心概念。通过实验，学生将能够将理论知识转化为实际操作技能，提升问题解决和数据分析的能力。