Таблица 6.1 - Обозначение физических величин
Наименование физической величины | Обозначение | Единицы измерения |
Случайное сообщение | ai | -- |
Вероятность случайного сообщения | P(ai) | -- |
Количество информации в сообщении | I(ai) | бит |
Энтропия источника | H | бит |
Коэффициент избыточности источника | χи | -- |
Производительность источника | H' | бит/с |
Примеры решения задач:
Задача 1. Определите количество информации в слове русского текста из 10 букв, если вероятность появления всех букв слова одинаковая.
Решение: Определим вероятность появления одной буквы русского алфавита
Тогда, количество информации, содержащееся в одной букве определим по формуле
Тогда, количество информации, содержащееся в слове русского текста из 10 букв
Задачи для самостоятельного решения:
6.1 Какому понятию соответствует определение: "… … - это среднее количество информации, приходящееся на одно сообщение источника".
Варианты ответов:
а) производительность источника; в) энтропия источника;
б) пропускная способность; г) избыточность источника.
6.2 Энтропия источника дискретных сообщений определяется выражением:
Варианты ответов: а)
; б)
;
в)
; г)
.
6.3 Энтропия источника максимальная, если:
Варианты ответов:
а) вероятности отдельных сообщений различны;
б) все сообщения равновероятны;
в)нет правильного ответа.
6.4 Дополните текст: «… сообщения тем больше, чем … количество информации оно несет ».
6.5 Двоичный источник без памяти формирует сообщение с вероятностью 0,3 и сообщение
с вероятность 0,7. Какое количество информации содержит каждое сообщение
и
? Вычислите среднее количество информации, создаваемое источником при выдаче одного сообщения.
6.6 Определите энтропию, если количество сообщений равно 15, вероятность появления сообщений Как изменится энтропия, если
?
6.7 На выходе микрофона формируется сигнал в полосе 30…15000 Гц, который затем дискретизируется и квантуется равновероятными уровнями. Определите производительность источника сообщений, если вероятность появления в квантованном сигнале каждого уровня составляет 0,125.
6.8 Определите производительность телеграфного аппарата, используемого в качестве источника сообщений. Аппарат используется для передачи осмысленного русского текста, коэффициент избыточности текста 0,5, время передачи одной буквы текста 0,04 с.
6.9 Рассчитайте энтропию источника сообщений, если вероятности появления сообщений . Определите количество информации, содержащейся в сообщении с вероятностью появления 0,125 р(а1). Источник выдает независимые сообщения.
6.10 Рассчитайте энтропию если количество сообщений – 18, а вероятность их появления Как изменится энтропия, если
, а
?
6.11 Рассчитайте коэффициент избыточности источника сообщений, если вероятность появления сообщений . Источник выдает независимые сообщения.
6.12 Среднее количество информации при передаче 1728 сообщений составляет 4,45 бит. Рассчитайте коэффициент избыточности источника сообщений, формирующего независимые сообщения, и количество информации, содержащейся в сообщении с вероятностью появления 0,2.
6.13 Определите пропускную способность двоичного канала, если скорость модуляции в нем 600 Бод и вероятность ошибки 10 . Насколько отличается пропускная способность этого канала от идеального?
6.14 Определите максимальную скорость передачи информации по непрерывному каналу связи шириной 4 кГц, если средняя мощность сигнала равна 14,8 мВт, мощность помехи 0,9 мВт.
6.15 Определите ширину спектра сигнала, передаваемого по непрерывному каналу связи, если максимальная скорость передачи информации равна 8,44 Мбит/c, мощность сигнала в канале 19 мВт, мощность помех 1 мВт.
6.16 Телевизионное изображение состоит из 485000 элементов. Каждый из этих элементов может иметь 9 различных градаций яркости, все градации яркости равновероятны. За одну секунду передается 25 кадров изображения. Определите пропускную способность канала связи, необходимую для передачи сообщений от источника заданной производительности; ширину полосы частот канала, необходимую для передачи телевизионного изображения при отношении мощности сигнала к мощности помехи равном 1350.
6.17 Определите мощность помех (белый шум) в канале с полосой частот 312,3…359,4 кГц, если средняя мощность сигнала равна 412 мкВт, пропускная способность канала 315,6 кбит/c.
6.18 Рассчитайте допустимую мощность помех (белый шум) в канале, если на его вход подан телефонный сигнал средней мощностью 32 мкВт, максимальная скорость передачи сигнала в канале составляет 64 кбит/c.