实验3.1 二元对称信道（BSC）仿真

实验3.1 二元对称信道（BSC）仿真

基本信息

• 实验名称：3.1 二元对称信道（BSC）仿真

• 实验类型：设计+验证

• 实验地点：分散

目标

仿真用户指定错误传递概率 $p$ 的BSC，分析计算二元DMS产生的消息通过BSC前后的各种相关指标参数。

内容

（注：本实验中只有具体的消息文件作为考察对象，因此研究信息熵在本实验中近似等价于研究平均自信息量。在以下的讨论中，不再明确区分“信息熵”与“平均自信息量”。）

1. 编写信道仿真程序。程序API如下：

   
   byteChannel INPUT NOISE OUTPUT
   
   INPUT          path to the channel input file
   
   NOISE          path to the channel noise file
   
   OUTPUT         path to the channel output file
   
   

   • INPUT：按照给定的信源概率分布，利用【实验2.4】所设计的程序byteSource生成。

   • NOISE：按照给定的信道错误传递概率，同样利用byteSource生成。

   • OUTPUT：将NOISE“作用”在INPUT上之后，信道的输出。

   【思考】所谓的将NOISE“作用”在INPUT上，实质上是什么数学运算？

2. 仿真：

   • 使用byteSource程序，生成 3 种不同概率分布下（其中一种是等概率分布），二元DMS分别发出的消息文件X。

   • 使用byteChannel程序，仿真这些文件通过 3 个不同错误传递概率 $p$ 的BSC（其中一种是 $p=0.5$），得到输出文件Y。

   • 理论计算这 9 种情况下的指标：$H(X)$、$H(Y)$、$H(X|Y)$、$H(Y|X)$、$I(X;Y)$。

   • 通过教师提供的calcBSCInfo程序，从实际输入输出文件中计算这 9 种情况下的相应指标。

   • 对比以上结果，分析仿真是否成功、误差产生的可能原因。

提交

模仿教师提供的calcBSCInfo压缩包，包含

• 程序源代码：代码文件本身，如.py文件。不包含其他文件非源代码文件，如开发工具的工程文件等。

• 可执行程序：.exe文件及其正常运行所需的文件，如.dll等。

  • 用Python或Java编写的除外。

• 程序使用说明：如运行环境、调用形式、参数的含义等。（实验报告中不需要复述相关内容。）

• 单元测试：测试数据及数据的说明。

  • 程序自带单元测试的除外。

• 实验数据：实验数据及数据的说明。

• 实验报告：实验基本信息、目标、原理、步骤等标准内容。