PLH22_OSS4_slides_2015_2016

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    1/115

     

      w  w  w .   l  u  c  e  n   t .  c  o  m   /  s  e  c  u  r   i   t  y

    !"# 22: $%&'() *+,-µ%,% .'(,/01 # / 2

    !""#$%&'  ($)%&*' +,$-.%/*0µ%)

     

    +1'21,µµ,, «+"#1)3)1%&0»

     

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    2/115

     

      w  w  w .   l  u  c  e  n   t .  c  o  m   /  s  e  c  u  r   i   t  y

    3%1)4'% 56'(7'1018%

     

    309'(7678+&+ 54:;?)4µ%,7@AB%µµ'(78  3C9'(D@

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    3/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 

     9%,&1%*5 4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 :6178 ;$0µ# ! /-%8 +"#1)3)17,8 -%/'?)@ – -A'?)@ 

     (µ)%B,7, +"#1)3)17, 

    ! :61#*%&'*#*, ?%,&1%*C$ &,$,"%C$ =6178 µ$0µ# ! D-µ-"%C?-8 D-C1#µ, +"#1)3)17,8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    4/115

    3%1)4' µD EFB=G7 

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (1)

    +#20 

    46?%&).)%#*08   (.)&6?%&).)%#*08 

     9>&*#8 

     ŝ s

    t    r 4,$5"% 

    !.%&)%$6$7,8 

    46?%&).)%#*08 +#208/") 

    ;)$*>") 

    ;)$*>") 

     s!

    ;)$*>") 

    ;)$*>") 

     s!ˆ

    ;)$*>") 

    D'1@B)8 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 8

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    5/115

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    6/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (3)

    KANH"I 

    J, pX(xi)

    .

    .

    .

     

    .

    .

    .

     

     2, p Y(y j)

    x1

    x2

    xn-1

    xn

    y1

    y2

    yn-1

    yn

    .

    .

    .

     

    xi.

    .

    .

     

    y jpij

    pi2

    pi1

    pin-1

    pin

    [p Y/X(y j /xi)]=[pij]=[P Y/X]

    [P Y]=[PX] [P Y/X]

    [PX]=[pX(x1) pX(x2) ... pX(xN) ]

    [P 2]=[p 2(y1) p 2(y2) ... p 2(yN) ]

    ( )   ( )   N  j p x p y p N 

    i

    iji X  jY    ,...,1,1

    ==!=

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 :

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    7/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (4)

     26D1K/µ'&+ 

     –  $# !$*1).7, 

    • 

    • 

    G(:,H)=G(:)+G(H/:)

     –  9-/µ-@µ>$# !$*1).7, 

    • 

     –  (µ)%B,7, +"#1)3)17, 

    • 

    I(:;H)= G(:)-G(:/H)=H(Y)-H(Y/X)•

     

    !7$,% *) µ>2-F)8 -&-7$) .)@ µ-*15-% *) .)/' *#8 µ-76/#8 *#8 ,B-B,%'*#*,8 *#8 : '*,$ 27$-% 2$6/*' *) H.

    • 

    J# µ>/# ."#1)3)17, *#8 : .)@ µ-*,3>1-*,% /*# H.

    !!"=#$% x y

     y x p y x p   )/(log),()/(

    !!"=#$% x y

     y x p y x p   ),(log),(),(

    H(X/Y) I(X; 2) #( 2 /J)

    H(Y)H(J)

    H(:,H)H(J, 2)

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 ;

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    8/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (5)!  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     – 

        !"#$ &' & #( )* +, - /           0'-"12 

    11

    00

    1

    1

     !" ! 

     !" ! 

    J, pX(xi)

    x1

    x2

     2, p Y(y j)

    y1

    y2

    ( ) ( )[ ]   ( ) ( )[ ]

    ( ) ( )( ) ( )11

    00

    10

    01

    1010

     xY 

     xY 

     x xY Y 

     p p

     p p

     p p p p

    =

    =

    !"#$

    %&=

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 <

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    9/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (6)!  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     – 

    3(0'-"12 ()*  µ 4    µ 5 4 6 & #* "6 7' µ 4(4/      48'$2"/      

    J, pX(xi)

    x1

    x2

     2, p Y(y j)

    ( ) ( ) ( ) ( )[ ]   ( ) ( )[ ]

    ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) ( )2423

    1211

    214321

    3

    2,

    3

    1

    2

    1,

    2

    13

    2

    3

    100

    002

    12

    1

     x p y p x p y p

     x p y p x p y p

     x p x p y p y p y p y p

     xY  xY 

     xY  xY 

     x xY Y Y Y 

    ==

    ==

    !

    !

    "

    #

    $

    $

    %

    &=

    y1

    y2

    y4

    y3

    1/2

    1/2

    1/3

    2/3

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 =

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    10/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (7)

    !  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     –  3(0'-"15 9-#:2 µ 5+#(; 

    •  {,,B,2,?,...,=,K,6}

    .

    .

    .

     

    .

    .

    .

     

    1/2

    1/2

    1/2

    1/21/2

    1/2

    1/2

    1/21/2

    1/2

    2/10000002/1

    2/12/1000000

    02/12/100000

    0002/10000

    0002/12/1000

    00002/12/100

    000002/12/10

    0000002/12/1

    !

    !

    !

    """!""""""

    !

    !

    !

    !

    !

    !

     # 

    &  ' 

    ! "  # $ % &  ' ( 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >?

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    11/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (8)!  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     – 

        !"#$ &' >

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    12/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (9)!  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     – 

        !"#$ &' ()*  µ 4    # 62

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    13/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (10)

    ! !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1  –  >2 ()*  Z

    11

    00

    )1(

    1

     !  !  ! " ! 

     !  !  ! " ! 

    # f  

     f  J, pX(xi)

    x1

    x2

     2, p Y(y j)

    y1

    y2

    ( ) ( )[ ]   ( ) ( )[ ]( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )111

    100

    1

    01

    1010

     xY 

     x xY 

     x xY Y 

     p f   p

     fp p p

     f   f   p p p p

    !=

    +=

    "#

    $

    %&

    '

    !=

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >@

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    14/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (11)!  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     – 

    ?"   µµ 47- &)        ()* #        

     –  @- 2-*,% !"  µµ #$%&'( -5$ )% 21,µµ>8 *)@ .7$,&, µ-*5B,/#8 [pij]=[PY/X]µ.)1)E$ $, .1)&EK)@$ ,.' /@$?@,/µ)E8 *6$ /*)%=-76$ *#8 &5F- 21,µµ08 &,% *) 7?%) $, /@µB,7$-% &,% 2%, *%8 /*0"-8 

    • 

     L$, &,$5"% ">2-*,%  µ #%&')*  !"  µµ #$%&'( (weakly symmetric) -5$ )% 21,µµ>8 *)@ .7$,&, µ-*5B,/#8 [pij]=[PY/X] µ.)1)E$ $, .1)&EK)@$ ,.' /@$?@,/µ)E8 *6$ /*)%=-76$ *#8 &5F- 21,µµ08 &,% *) 5F1)%/µ, *6$ /*)%=-76$ *#8 &5F- /*0"#8 $, -7$,% .5$*, *) 7?%) 

    [ ] [ ]!!!

    "

    #

    $$$

    %

    &=

    !!!

    "

    #

    $$$

    %

    &=

    6

    1

    2

    1

    3

    1

    2

    1

    6

    1

    3

    1

    3.05.02.0

    2.03.05.0

    5.02.03.0

    ijij  p p

    3

    2

    3

    2

    3

    2

    +"  µµ #$%&'( ,-./0&  1#%&')*  +"  µµ #$%&'( ,-./0& 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >8

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    15/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (12)

    !  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     –  ?"   µµ 47- &' ()*

    J, pX(xi)

    x1

    x3

     2, p Y(y j)

    ( ) ( ) ( )[ ]   ( ) ( ) ( )[ ]

    ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

    3213

    3212

    3211

    321321

    3.02.05.0

    ,5.03.02.0

    ,2.05.03.03.05.02.0

    2.03.05.0

    5.02.03.0

     x p x p x p y p

     x p x p x p y p

     x p x p x p y p

     x p x p x p y p y p y p

     x x xY 

     x x xY 

     x x xY 

     x x xY Y Y 

    ++=

    ++=

    ++=

    !

    !!

    "

    #

    $

    $$

    %

    &

    =

    y1

    y2

    y3

    x2 [ ]!!!

    "

    #

    $$$

    %

    &

    =

    3.05.02.0

    2.03.05.0

    5.02.03.0

    ij p

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >9

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    16/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (13)!  !%B%9D8;µ%,% .'%(B',C1 3%1%4'C1 

     –  A4- &B/          ?"   µµ 47- &' ()*

    J, pX(xi)

    x1

    x2

     2, p Y(y j)

    ( ) ( ) ( )[ ]   ( ) ( )[ ]

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( ) ( )213

    212

    211

    21321

    6

    1

    2

    1

    ,2

    1

    6

    1

    ,

    3

    1

    3

    1

    6

    1

    2

    1

    3

    12

    1

    6

    1

    3

    1

     x p x p y p

     x p x p y p

     x p x p y p

     x p x p y p y p y p

     x xY 

     x xY 

     x xY 

     x xY Y Y 

    +=

    +=

    +=

    !!!

    "

    #

    $$$

    %

    &

    =

    y1

    y2

    y3

    [ ]!!!

    "

    #

    $$$

    %

    &

    =

    6

    1

    2

    1

    3

    1

    2

    1

    6

    1

    3

    1

    ij p

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >:

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    17/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (14)!  !'K%1F,+,D@ 5'&F97= 3%1%4'7/ D)1 ;10B8M7=µD ,+1 :N797 

    (3%1F1%@ Bayes)

    !  1.  L/*6 >$, 9=%9'(F &=µµD,B'(F (%1)4' -.%&)%$6$7,8 '.)@ f =0.15 &,% PX={pX(0)=0.9,

    pX(1)=0.1}. H.)F>*)$*,8 '*% y=1 *'*- -7$,% ?@$,*'$ $, @.)")27/)@µ- *#$ .%F,$'*#*, *) 

    /EµB)") .)@ µ-*,?'F#&- $, 0*,$ -.7/#8 1

     – 

     – 

    2.  L/*6 >$, (%1)4' D6'(7'1018%@ * '.)@ f =0.15 &,% PX={pX(0)=0.9, pX(1)=0.1}.H.)F>*)$*,8 '*% y=1 *'*- -7$,% ?@$,*'$ $, @.)")27/)@µ- *#$ .%F,$'*#*, *) /EµB)") .)@ µ-*,?'F#&- $, 0*,$ -.7/#8 1

     – 

    !"

    ""===

     x

     x p x y p

     x p x y p

     y p

     x p x y p

     y p

     y x p y x p

    )()/(

    )()/(

    )(

    )()/(

    )(

    ),()/(

    !=

    ===

    ===

    =

    =

    ===

    =

    =

    ==

    ===

    1,0

    )()/1(

    )1()1/1(

    )1(

    )1()1/1(

    )1(

    )1,1()1/1(

    i

    i x pi x y p

     x p x y p

     y p

     x p x y p

     y p

     y x p y x p

    39.09.085.01.085.0

    1.085.0)1/1(   =

    !+!

    !

    ===   y x p

    0.1085.01.085.0

    1.085.0)1/1(   =

    !+!

    !

    ===   y x p

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >;

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    18/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (14)

    !4+B7?7B8% + 7678% µD,%?:BD,%' %6F ,7 (%1)4'.

     –  ;- *)$ '1) ."#1)3)17, .5$6 ,.' *) &,$5"% -$$))Eµ- *) .)/)/*' *#8 ."#1)3)17,8 .)@ µ-*,3>1-*,% *-"%&5 =6178 "5F)8 µ>/, ,.' *) &,$5"%.

     –  "$)@µ- $, µ.)1)E$ $, ,$,&*#F)E$ (.,1,"#3F)E$) µ- .)"E µ%&10 .%F,$'*#*, "5F)@8.

     – 

    ;- 5"", "'2%, F>")@µ- $, µ-*10/)@µ- *#$ ."#1)3)17, # ).)7, /=-*7M-*,% µ- *# : (-7/)?)8 /*) &,$5"%) &,% # ).)7, -µ.-1%>=-*,% /*#$ H (>A)?)8 /*) &,$5"%) ?#". *#$ ,µ)%B,7, ."#1)3)17, I(:;H)

    •  I(X;Y)=H(X)-H(X/Y)=H(Y)-H(Y/X)

     –  +1,&*%&5 ,@*' .)@ µ,8 -$?%,3>1-% -7$,% $, B1)Eµ- *1'.)@8 >*/% C/*- *, bits (# ."#1)3)17,) *, ).)7, /*>"$)$*,% .5$6 ,.' *) &,$5"% $, 

    µ.)1)E$ $, ,$,&*#F)E$ µ- *>*)%) *1'.) )@*)/C/*- # .%F,$'*#*, "5F)@8 $, -7$,% ,µ-"#*>,.

     – 

     ($*7  *)@ /@µB)"%/µ)E I(:;H) =1#/%µ).)%-7*,% &,% ) /@µB)"%/µ'8 R &,% *'*- µ%"5µ- 2%, B=KµF µD,)97&+@ 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 ><

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    19/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (15)

    N1%/µ>$-8 -1µ#$-7-8 /=-*%&5 µ- *%8 .)/'*#*-8 *#8 ."#1)3)17,8 

     –  G(:/H): 4,"-7*,% &,% %GDG%'F,+,% ,3)E -&315M-% ,&1%BC8 *) .'/) ,B>B,%)% -7 µ,/*- 68 .1)8 *) /EµB)") *#8 -%/'?)@ x ,$ /*#$ >A)?) >=-% "#3F-7  *) y. 1-*,% ,.' *%8 -%/'?)@8 &,% *%8 -A'?)@8 *)@ /@/*0µ,*)8 &,% &,*’ ,$*%/*)%=7, *)$ µ>/) ,1%Fµ' bits &5F- &6?%&08 ">A#8.

     –  I(:;H): G  (µ)%B,7, ."#1)3)17, /@µB)"7M-% *) ."#1)3)1%&' .-1%-='µ-$) .)@ µ-*,?'F#&- *-"%&5 .5$6 ,.' *) &,$5"%, ?#". G(:)-G(:/H)

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 >=

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    20/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (16)

    ! Hµ7'G%8% !4+B7?7B8% 3%1%4'C1 

     – 

    1.  L/*6 >$, 9=%9'(F &=µµD,B'(F (%1)4' -.%&)%$6$7,8 '.)@ f =0.15

     – 4#%56$2!7 17: PX={pX(0)=0.9, pX(1)=0.1}.

    • 

    !3,1µ'M)$*,8 *)$ *E.) µ- *)@8 .7$,&-8 -7$,% ?@$,*'$ $, @.)")27/)@µ- PH={pH(0)=0.78, pH(1)=0.22}.

    • 

    I(:;H)=G(H)-G(H/:)=G(0.22)-G(0.15)=0.76-0.61=0.15 bits

    •  G(:)=0.47 bits

     – 4#%56$2!7 2 7: PX={pX(0)=0.5, pX(1)=0.5}.

    • 

    !3,1µ'M)$*,8 *)$ *E.) µ- *)@8 .7$,&-8 -7$,% ?@$,*'$ $, @.)")27/)@µ- PH={pH(0)=0.5, pH(1)=0.5}.

    •  I(:;H)=G(H)-G(H/:)= G(0.5)-G(0.15)=1-0.61=0.39 bits

    •  G(:)=1 bit

     – 

    +,1,*#1)Eµ- '*% # ,µ)%B,7, ."#1)3)17, .,71$-% *#$ µ>2%/*# *%µ0 *#8 /*# 2# .-17.*6/# '*,$ µ-2%/*).)%-7*,% *) Px

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $?

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    21/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (17)

    !  Hµ7'G%8% !4+B7?7B8% 3%1%4'C1 

     – 

    2.  L/*6 >$, (%1)4' D6'(7'1018%@ * '.)@ f =0.15

     – 4#%56$2!7 17: PX={pX(0)=0.9, pX(1)=0.1}. 

    • 

    Nµ)768, PH={pH(0)=0.915, pH(1)=0.085}.

    • 

    I(:;H)=G(H)-G(H/:)= G(0.085)-[0.9*G(0)+0.1*G(0.15)] =0.36 bits

    • 

    G(:)=0.47 bits –

     4#%56$2!7 2 7: PX={pX(0)=0.5, pX(1)=0.5}. 

    •  Nµ)768, PH={pH(0)=0.575, pH(1)=0.425}.

    • 

    I(:;H)=G(H)-G(H/:)= G(0.575)-[0.5*G(0)+0.5*G(0.15)]=0.98-0.3=0.679 bits

    • 

    G(:)=1 bits –

     

    +,1,*#1)Eµ- '*% &,% /*#$ .-17.*6/# *)@ &,$,"%)E O # ,µ)%B,7, ."#1)3)17, .,71$-% µ-2,"E*-1# *%µ0 *#8 -.7/#8 /*# 2# .-17.*6/# '*,$ µ-2%/*).)%-7*,% *) Px

     – 

    +,1,*#1-7/*- '*% *) O &,$5"% >=-% µ-2,"E*-1# .%/*'*#*, ,.’ '*% *) /@µµ-*1%&' &,$5"%.

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $>

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    22/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (18)

    ! J% .1>.-% ")%.'$ $, &5$)@µ- 2%, $, µ-*,?C/)@µ- '/) *) ?@$,*'$ .-1%//'*-1# ."#1)3)17,;

    H(X/Y) I(X; 2) #( 2 /J)

    H(Y)H(J)

    H(:,H)H(J, 2)OD;'&,7678+&+ 

    Hµ7'G%8%@ 

    !4+B7?7B8%@ max I(J; 2)

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    23/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (19)

    !  OD;'&,7678+&+ Hµ7'G%8%@ !4+B7?7B8%@ 

     – 

    G ,µ)%B,7, ."#1)3)17, .,1,*#1)Eµ- '*% -A,1*5*,% ,.' *#$ &,*,$)µ0 PX *#8 *.µ. : *#8 -%/'?)@ /*) &,$5"%.

     – 

    P%, $, µ-2%/*).)%0/)@µ- *#$ max I(:;H) F, .1>.-% $, B1)Eµ- *#$ &,"E*-1# ?@$,*0 &,*,$)µ0 PX.

     – 

     L*/% ")%.'$ &,"02)@µ- /*) /@µ.>1,/µ, '*% # =61#*%&'*#*, C, *)@ 

    &,$,"%)E Q, -7$,%:

    • 

    C(Q)=max I(X;Y)

    •  G &,*,$)µ0 P: # ).)7, µ-2%/*).)%-7  *#$ .,1,.5$6 /=>/# ">2-*,% B>"*%/*# &,*,$)µ0.

    • 

    ;.)1-7  $, @.51=)@$ .,1,.5$6 ,.' µ7, B>"*%/*-8 &,*,$)µ>8. –

     

     (.' *, .,1,.5$6 -7$,% 3,$-1' '*% ) *1'.)8 µ- *)$ ).)7) )17/,µ- *#$ =61#*%&'*#*, &,$,"%)E C, ,$*%/*)%=-7  /- -&-7$) *) µ>2-F)8 *) ).)7) µ-*15 *#$ .)/'*#*, *#8 ."#1)3)17,8 .)@ -7$,% ?@$,*'$ $, µ-*,3-1F-7  .5$6 ,.' >$, -$F'1@B) ?%,&1%*' &,$5"% =6178 µ$0µ#.

    P  X

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $@

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    24/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (20)

    !  OD;'&,7678+&+ Hµ7'G%8%@ !4+B7?7B8%@ 3%1%4'C1 

     – 

    1. .=%9'(F 3%1)4' J0B8@ EFB=G7 

    •  C(Q)=max I(X;Y)=1 bit, +1)/)=0: I(:,H)=G(:)

     – 

    2. 51KFB=G7 (%1)4' µD µ+ D6'(%4=6,FµD1D@ DNF97=@ 

    •  C(Q)=max I(X;Y)=1 bit

     –  3. 51KFB=G+ ;B%?7µ+$) '*% >=)@µ- 24?%,3)1-*%&5 /EµB)", -5$ µ-*,?7?,µ- µ'$) &5F- ?-E*-1) /EµB)") ?#".B,?,M,F,...,=,6, *'*- µ'$) ,@*5 *, 12 /EµB)", ,.' *, 24 F, µ.)1)E/,$ $, µ-*,?)F)E$ &,% /*# /@$>=-%, $, ,.)&6?%&).)%#F)E$ =6178 

    /35"µ,*,. ;- 5"", "'2%, # =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E -7$,% log12 bits•  1,/µ, F, &,*,"02,µ- -5$ =1#/%µ).)%)E/,µ- *)$ )1%/µ' 

     –  max I(X;Y)=max [H(Y)-H(Y/X)]=max H(Y) -1=log24-1=log12

    P  X

    P  X

    P  X P  X P  X

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $8

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    25/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (21)!  OD;'&,7678+&+ Hµ7'G%8%@ !4+B7?7B8%@ 3%1%4'C1 

     – 

    .=%9'(F &=µµD,B'(F (%1)4', f . •  I(X;Y)=H(Y)-H(Y/X)

    =H(Y)-!p(x)H(Y/X=x)

    =H(Y)- !p(x)H(f)

    =H(Y)-H(f)

    R1-H(f)  –

     

    .=%9'(F (%1)4' %6F&GD&+@, %. 

    •  max I(X;Y)=max(H(Y)-H(Y/X))

    =max(H(Y)-H(,))

    =maxH(Y)-H(,)

    • 

    D, µ.)1)E/- $, -7$,% max H(Y)=log3 ,""5 ,@*0 # *%µ0 ?-$ -7$,% -3%&*0 2%, &,µµ7, *%µ0 *#8 p:(xi), i=1,2

    • 

     ($ F>/)@µ- pX(x1)=1-., &,% pX(x2)=., *'*- ,.' *, pY(yi), i=1,e,2 ?7$)$*,% ,.' *)@8 *E.)@8 (B". ?%,35$-%,) *'*- 

     –  maxH(Y)=max H((1-,).,,,(1-,)(1-.))=max[(1-,)*G(.)+G(,)]=(1-,)*maxH(.)+G(,)

    •  N.'*- .1)&E.*-% '*% max I(X;Y)=maxH(Y)-H(,)=(1-,)*maxH(.)+G(,)-G(,)=1-, 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $9

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    26/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (22)

    ! OD;'&,7678+&+ Hµ7'G%8%@ !4+B7?7B8%@ 3%1%4'C1 

     – 

    3%1)4' *, f . 

    •  ($ F>/)@µ- pX(x1=0)=1-., &,% pX(x2=1)=., *'*- ,.' *, pY(yi), i=1,2 ?7$)$*,% ,.' *)@8 *E.)@8 (B". ?%,35$-%,) *'*- 

     –  H(Y)=H((1-f).)

     – 

    H(Y/X)=.*G(H/:=1)=.*G(f)•

     

    N.'*- max I(X;Y)=max(H(Y)-H(Y/X))

    =max(H((1-f).) - .*G(f))

    •  P%, f=0.15 µ.)1)Eµ- $, B1)Eµ- '*% µ-2%/*).)%-7*,% '*,$ .=0.445 &,% 51, C=0.685

    • 

    +,1,*#1-7/*- '*% pX(x1=0)=0.555, &,% pX(x2=1)=0.445, .)@ -7$,% ?%,3)1-*%&0 ,.' *#$ pX(x1=0)=0.5, &,% pX(x2=1)=0.5, # ).)7, µ-2%/*).)%-7  *#$ -$*1).7,, G(:)

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $:

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    27/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (23)

    ! CB$ &4/          @  µ )$,(           ! '-0,*)@µ- ."-)$5M)@/, ."#1)3)17, ,$5 bit F, 

    .1)/F>*)@µ- ,$5 )µ5?-8 

     –  4C?%&,8 Nµ5?,8 )17M-*,% *) /E/*#µ, -&-7$) &6?%&).)7#/#8 &,*5 *) ).)7) µ#$Eµ,*, .#208 s, µ0&)@8 

    4, µ-*,*1>.)$*,% /- µ#$Eµ,*, µ-*5?)/#8 t, µ0&)@8 S,'.)@ S>4.

     –  J, ."-)$5M)$*, bits, S-4, )$)µ5M)$*,% bits %/)*%µ7,8 (parity)

     – 

    !5$ *, ."-)$5M)$*, bits .1)&E.*)@$ 68 21,µµ%&>8 /@$,1*0/-%8 *6$ bits *#8 .#208 s, *'*- ) &C?%&,8 ">µ- '*% -7$,% 21,µµ%&'8.

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 $;

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    28/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (24)

    !  EDCB+µ% Shannon ;'% .'%(B',) 3%1)4'% 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    29/115

    4,$5"%, !.%&)%$6$7,8 (25)

    !  (@*' .)@ µ,8 ">-% *) F-C1#µ, -7$,% '*%  – ,/8#  9&-'%&$( '-./0&  :-%-'$7%5;#$-& -6( 3.-  µ 3!= 7 67

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    30/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (1)

     P&(+&+ 

     –  97$-*,% >$, ?%,&1%*' &,$5"% =6178 µ$0µ#.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    31/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (2)

    !  H6)1,+&+ 

     – 

    ,) +1C*, .1>.-% $, @.)")27/)@µ- *%8 .%F,$'*#*-8 "0K#8 *6$ &6?%&C$ /@µB'"6$ y  j ,  j=1, 2, 3, 4. !7$,% 

     – 

     p(y 1 )= p(y 1,x 1 )+ p(y 1,x 2  )=p(x 1 ) p(y 1 /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 1 /x 2  )=a(0,8)+(1-a)(0)=0,8 - .

     – 

    4,*5 ,$5")2) *1'.) @.)")27M)@µ- 

     – 

     p(y 2  )= p(y 2 ,x 1 )+ p(y 2 ,x 2  )=p(x 1 ) p(y 2  /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 2  /x 2  )=0,8(1--  ),

     –  p(y 3 )= p(y 3,x 1 )+ p(y 3,x 2  )=p(x 1 ) p(y 3 /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 3 /x 2  )=- (0,1)+(1--  )(0,1)=0,1,

     – 

     p(y 4 )= p(y 4,x 1 )+ p(y 4,x 2  )=p(x 1 ) p(y 4 /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 4 /x 2  )=0,1. 

     – 

     (.' *%8 .%F,$'*#*-8 ,@*>8, *6$ ).)76$ *) 5F1)%/µ, -7$,% 1,@.)")27M)@µ- *# µ>/# ."#1)3)17, *#8 -A'?)@ *)@ &,$,"%)E. 

     – D ( E  )=-p(y 1 )log p(y 1 )-p(y 2  )logp(y 2  )-p(y 3 )log p(y 3 )-p(y 4 )log p(y 4 )=

     – 

    =-0,8 - log(0,8 -  )-0,8(1-a)log(0,8(1-a)) -2(0,1)log(0,1)

     – 

    =0,66-0,8 - log(0,8 -  )-0,8(1-a)log(0,8(1-a)).

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @>

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    32/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (3)

    !  B) +1C*, @.)")27M)@µ- *%8 /@$?@,/µ>$-8 .%F,$'*#*-8 *6$ /@µB'"6$ 

    -%/'?)@ &,% -A'?)@ *)@ &,$,"%)E (?-7*- &,% *) -1C*#µ, 1).!  !7$,%  p(x 1,y 1 )= p(y 1,x 1 )= p(x 1 ) p(y 1 /x 1 )=0,8 - ,

    !  p(x 1,y 2  )= p(y 2 ,x 1 )= p(x 1 ) p(y 2  /x 1 )=0,

    !  p(x 1,y 3 )= p(y 3,x 1 )= p(x 1 ) p(y 3 /x 1 )=0,1a,

    !  p(x 1,y 4 )= p(y 4,x 1 )= p(x 1 ) p(y 4 /x 1 )=0,1a,

     p(x 2 ,y 1 )= p(y 1,x 2  )= p(x 2  ) p(y 1 /x 2  )=0,

    !  p(x 2 ,y 2  )= p(y 2 ,x 2  )= p(x 2  ) p(y 2  /x 2  )=0,8(1-a),

    !  p(x 2 ,y 3 )= p(y 3,x 2  )= p(x 2  ) p(y 3 /x 2  )=0,1(1-a),

    !  p(x 2 ,y 4 )= p(y 4,x 2  )= p(x 2  ) p(y 4 /x 2  )=0,1(1-a).

    ! JC1, @.)")27M)@µ- *#$ ,B-B,%'*#*, *)@ &,$,"%)E 

    !  D ( E  /  F  )=-p(x 1,y 1 )logp(y 1 /x 1 ) - p(x 1,y 2  )log p(y 2  /x 1 ) - p(x 1,y 3 )log p(y 3 /x 1 ) - p(x 1,y 4 )log p(y 4 /x 1 )-p(x 2 ,y 1 )logp(y 1 /x 2  ) -p(x 2 ,y 2  )logp(y 2  /x 2  ) - p(x 2,y 3 )logp(y 3 /x 2  ) -p(x 2 ,y 4 )logp(y 4 /x 2  )=

    !  -0,8a.log0,8+0-0,1alog0,1-0,1alog0,1-0-0,8(1-a)log0,8-0,1(1-a)log0,1-0,1(1a)log0,1=-0,8log0,8-0,1log0,1-0,1log0,1=0,2575+0,66.

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    33/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (4)

    !  2) P%, *)$ .1)/?%)1%/µ' *#8 =61#*%&'*#*,8 *)@ &,$,"%)E F, .1>.-% $, B1)Eµ- *%8 .%F,$'*#*-8 -µ35$%/#8 *6$ /@µB'"6$ *#8 -%/'?)@, 2%, *%8 ).)7-8 µ-2%/*).)%-7*,% # ,µ)%B,7, ."#1)3)17, µ-*,AE *#8 -%/'?)@ &,% *#8 -A'?)@ *)@ &,$,"%)E,?#",?0 *#$ *%µ0 - . 

    !  !7$,% 

    !  G /@$51*#/# ,@*0 µ-2%/*).)%-7*,% '.68 2$617M)@µ- 2%, *#$ *%µ0 *)@ a .)@ µ#?-$7M-% *#$ .1C*# *#8 .,15262).

    [ ]

    [ ].2575,0))1(8,0log()1(8,0)8,0log(8,0max

    )66,02575,0))1(8,0log()1(8,0)8,0log(8,066,0max

    )]/()([max);(max

    )(

    )(

    )()(

    !!!!!=

    !!!!!!=

    !==

    aaaa

    aaaa

     X Y  H Y  H Y  X  I C 

     x p

     x p

     x p x p

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @@

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    34/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (5)

    !  !.)µ>$68,

    !  D>*)$*,8 ,$6*>16 *#$ *%µ0 ,@*0 *)@ a, ",µB5$)@µ- *# =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E 

    !  C=0,8 bits/symbol.

    [ ]

    [ ][ ]

    [ ]( )

    .2

    112

    10

    1log

    018,0

    8,0log8,0))1(8,0log()8,0log(8,0

    log8,0))1(8,0log(8,0log8,0)8,0log(8,0

    log11)1)(1())1(8,0log()1(8,0log)8,0log(8,0

    ))1)(log(1())1(8,0log()1(8,0

    ))8,0(log()8,0log()(8,0

    2575,0)1(8,0log()1(8,0)8,0log(8,0);(

    0=

    !==

    "#

    $

    %&

    '

    (!=

    (

    !=(

    (=(((=

    +(+((=

    )*+,-

    .(

    ((+((()*+,-

    . +(=

    /((+(/((

    /+/(=

    /(((((=

    a

    a

    a

    a

    a

    a

    aaa

    eaea

    ea

    aaaeaa

    aaaa

    aaaa

    aaaada

    Y  X dI 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @8

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    35/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (6)!  L/*6 >$, ?@,?%&' /@µµ-*1%&' &,$5"% =6178 µ$0µ#. J) &6?%&' 

    ,"35B#*) /@µB'"6$ /*#$ -7/)?) *)@ &,$,"%)E ?7?-*,% ,.' *#$ *@=,7, µ-*,B"#*0 :={0,1} µ- .%F,$'*#*-8 -µ35$%/#8 P(X=0)=1/2,P(X=1)=1/2, -$C # *@=,7, µ-*,B"#*0 H={0,1} /@µB)"7M-% *%8 *%µ>8 -A'?)@. N .7$,&,8 µ-*5B,/#8 *)@ &,$,"%)E -7$,% 

    !  (i) S, @.)")2%/*-7  # ,B-B,%'*#*, *#8 : ?-?)µ>$)@ '*% 2$617M)@µ- *#$ H.

    (ii) S, @.)")2%/*-7  # ,µ)%B,7, ."#1)3)17, *)@ &,$,"%)E.!  (iii) P%, .)%, *%µ0 *)@ ‘-’, # =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E C .,71$-% 

    *#$ µ>2%/*# *%µ0 *#8;

    !  (iv) P%, .)%, *%µ0 *)@ ‘-’, # =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E C .,71$-% *#$ -"5=%/*# *%µ0 *#8;

    1

    1

    ! ! 

    ! ! 

    "# $% &"' (

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @9

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    36/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (7)

    !  i) P%, $, B1)Eµ- *#$ ,B-B,%'*#*, *#8 : ?-?)µ>$)@ '*% 2$617M)@µ- *#$ H, ?#",?0, G(:/H) F, &5$)@µ- =10/# *)@ *E.)@ 

     –  G(:,H) = G(H) + G(:/H)

    !  P%, ,@*' .1>.-% .1C*, $, B1)Eµ- *%8 .%F,$'*#*-8 U(H=0) &,% U(H=1).  (@*>8 B17/&)$*,% ,.' *#$ /=>/# 

     – 

     –  G(H) = 1

    !  N% .%F,$'*#*-8 U(:,H) ?7$)$*,% ,.' *)$ *E.)  U(:,H)=U(H/:)U(:)'.)@ )% U(H/:) -7$,% )% .%F,$'*#*-8 *)@ .7$,&, µ-*5B,/#8.

    ( ) ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )( ) ( )( ) ( ) ( )( )

    ( )

    ( )

    10 1 0 1

    1

    0 0 1 1

    1 0 1 1

    10

    2

    11

    2

     P Y P Y P X P X  

     P Y P X P X  

     P Y P X P X  

     P Y 

     P Y 

    ! ! 

    ! ! 

    ! ! 

    ! ! 

    "# $# $ # $= = = = =   %& '( ) ( ) "( )

    = = =   "   + =%

    = = = + =   "

    = =

    = =

    1

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @:

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    37/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (8)

     –  U(:=0,H=0) = U(H=0/:=0)U(:=0) = (1--)(1/2)

     – 

    U(:=0,H=1) = U(H=1/:=0)U(:=0) = -/2

     –  U(:=1,H=0) = U(H=0/:=1)U(:=1) = -/2

     –  U(:=1,H=1) = U(H=1/:=1)U(:=1) = (1--)(1/2)

     –  H(X,Y) = -(1--) log (1--) – - log - +1

     (.' *%8 1 &,% 2 .1)&E.*-% 

    G(:/H) = G(:,H) - G(H) = -(1--) log (1--) – - log - 

    ii)  (.' *)$ *E.) *#8 ,µ)%B,7,8 ."#1)3)17,8 &,% .,1,*#1C$*,8 '*% G(:)=1>=)@µ- 

     –  I(:;H) = G(:) - G(:/H) = 1 + (1--) log (1--) +- log - 

    iii) G =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E .,71$-% *#$ µ>2%/*# *%µ0 *#8 '*,$ @.51=-% 

    ,.)@/7, F)1EB)@ &,% # .#20 .,71$-% *#$ µ>2%/*# *%µ0 *#8. $# .-17.*6/# # G(:) >=-% *#$ µ>2%/*# *%µ0 *#8 &,% *) &,$5"% -7$,% =6178 F'1@B) '*,$ -=0 0 -=1

    i$) G =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E .,71$-% *#$ -"5=%/*# *%µ0 *#8 '*,$ # I(:;H) .,71$-% *#$ -"5=%/*# *%µ0 *#8. +,71$)$*,8 *#$ .1C*# .,15262) 68 .1)8 - &,% -A%/C$)$*,8 µ- µ#?>$ B17/&)@µ- '*% # -"5=%/*# *%µ0 -7$,% '*,$ 

    -=0.5 &,% 51, # =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E -7$,% 0.

    2

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    38/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (9)!   97$-*,% >$, ?%,&1%*' &,$5"% =6178 µ$0µ#.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    39/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (10)

    !  i) +1C*, .1>.-% $, @.)")27/)@µ- *%8 .%F,$'*#*-8 "0K#8 *6$ &6?%&C$ 

    /@µB'"6$ y  j ,  j=1, 2, 3. !7$,% 

    !  p(y 1 )= p(y 1,x 1 )+ p(y 1,x 2  )=p(x 1 ) p(y 1 /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 1 /x 2  )=a(1/2)+(1-a)(1/2)=1/2.

    !  4,*5 ,$5")2) *1'.) @.)")27M)@µ- 

    !  p(y 2  )= p(y 2 ,x 1 )+ p(y 2 ,x 2  )=p(x 1 ) p(y 2  /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 2  /x 2  )=(1+-  )/4 &,% !  p(y 3 )= p(y 3,x 1 )+ p(y 3,x 2  )=p(x 1 ) p(y 3 /x 1 )+ p(x 2  ) p(y 3 /x 2  )=(1--  )/4. 

    !   (.' *%8 .%F,$'*#*-8 ,@*>8, *6$ ).)76$ *) 5F1)%/µ, -7$,% 1,@.)")27M)@µ- *# µ>/# ."#1)3)17, *#8 -A'?)@ *)@ &,$,"%)E.

    !  D ( E  )=-p(y 1 )log p(y 1 )-p(y 2  )logp(y 2  )-p(y 3 )log p(y 3 )= 

    =-(1/2)log(1/2)-((1+a)/4)log((1+a)/4) -((1-a)/4)log((1-a)/4) 

    !  =(1/2)-[((1+a)/4)(log(1+a) -2)] –[((1-a)/4)(log((1-a)-2), -@=A  &!:A#& log(x/ y)=logx-logy.

    !  =(3/2)-(1/4)(1+a)log(1+a)-(1/4)(1-a)log(1-a).

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 @=

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    40/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (11)

    !  ii) +1C*, @.)")27M)@µ- *%8 /@$?@,/µ>$-8 .%F,$'*#*-8 *6$ /@µB'"6$ 

    -%/'?)@ &,% -A'?)@ *)@ &,$,"%)E (?-7*- &,% *) -1C*#µ, 1).

    !  !7$,%  p(x 1,y 1 )= p(y 1,x 1 )= p(x 1 ) p(y 1 /x 1 )=- (1/2),

    !  p(x 1,y 2  )= p(y 2 ,x 1 )= p(x 1 ) p(y 2  /x 1 )=- (1/2), 

    !  p(x 1,y 3 )= p(y 3,x 1 )= p(x 1 ) p(y 3 /x 1 )=0, 

     p(x 2 ,y 1 )= p(y 1,x 2  )= p(x 2  ) p(y 1 /x 2  )=(1-a)(1/2), !  p(x 2 ,y 2  )= p(y 2 ,x 2  )= p(x 2  ) p(y 2  /x 2  )=(1-a)(1/4), 

    !  p(x 2 ,y 3 )= p(y 3,x 2  )= p(x 2  ) p(y 3 /x 2  )=(1-a)(1/4).

    !  JC1, @.)")27M)@µ- *#$ ,B-B,%'*#*, *)@ &,$,"%)E 

    D ( E  /  F  )=- p(x 1,y 1 )logp(y 1 /x 1 ) - p(x 1,y 2 log p(y 2  /x 1 ) - p(x 1,y 3 )log p(y 3 /x 1 ) - p(x 2 ,y 1 ) log p(y 1 /x 2  ) - p(x 2 ,y 2  )logp(y 2  /x 2  ) - p(x 2 ,y 3 )logp(y 3 /x 2  )= 

    !  =(a/2)+(a/2)+0+[(1/2)-(a/2)]+ [(1/2)-(a/2)]+ [(1/2)-(a/2)]= 

    !  =(3/2)-(a/2). 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 8?

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    41/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (12)

    !  iii) P%, *)$ .1)/?%)1%/µ' *#8 =61#*%&'*#*,8 *)@ &,$,"%)E F, .1>.-% $, 

    B1)Eµ- *%8 .%F,$'*#*-8 -µ35$%/#8 *6$ /@µB'"6$ *#8 -%/'?)@, 2%, *%8 ).)7-8 µ-2%/*).)%-7*,% # ,µ)%B,7, ."#1)3)17, µ-*,AE *#8 -%/'?)@ &,% *#8 -A'?)@ *)@ &,$,"%)E, ?#",?0 *#$ *%µ0 - . 

    !  !7$,% 

    !  G /@$51*#/# ,@*0 µ-2%/*).)%-7*,% '.68 2$617M)@µ- 2%, *#$ *%µ0 *)@ a.)@ µ#?-$7M-% *#$ .1C*# *#8 .,15262). !.)µ>$68,

    !"

    #$%

    &'''++'=

    !"

    #$%

    &'''''++'=

    '==

    )1log()1(

    4

    1)1log()1(

    4

    1

    2

    max

    )22

    3()1log()1(

    4

    1)1log()1(

    4

    1

    2

    3max

    )]/()([max);(max

    )(

    )(

    )()(

    aaaaa

    aaaaa

     X Y  H Y  H Y  X  I C 

     x p

     x p

     x p x p

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 8>

    + ? 7 4 " C (13)

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    42/115

    +,1,?-72µ,*, 4,$,"%C$ (13)!

     

    D>*)$*,8 ,$6*>16 *#$ *%µ0 ,@*0 *)@ a, ",µB5$)@µ- *# =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E 

    !  C=0,162 bits.

    !  4-%-$7%#5!$#  #65!7*  ($& 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    43/115

    1-*,% .5$6 

    ,.' *) &,$5"% µ- ?-?)µ>$-8 *%8 .%F,$'*#*-8 /@µB'"6$ -%/'?)@ 

    !  :61#*%&'*#*, 4,$,"%)E = ;>2%/*) +)/' ."#1)3)17,8 .)@  -7$,% ?@$,*'$ $, µ-*,3-1F-7  .5$6 ,.' *) &,$5"%.

     – 

    ;-2%/*).)7#/#  (µ)%B,7,8 +"#1)3)17,8 68 .1)8 *%8 .%F,$'*#*-8 -%/'?)@ 

    J, .,1,.5$6 .1)V.)F>*)@$ E.,1A# F)1EB)@ /*) &,$5"%.

    !  $-8 *%8 .%F,$'*#*-8 /@µB'"6$ -%/'?)@ -7$,% # G(:)

     – 

    G =61#*%&'*#*, *)@ &,$,"%)E -7$,% ,."5 # maxH(X) .)@ -.%*@2=5$-*,% /- .-17.*6/# %/).7F,$6$ /@µB'"6$ 

    !  I/=E)@$ ?#",?0 

    !  I(:;H) R C R H(X) R maxH(X)=logn

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 8@

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    44/115

    !16*0/-%8 

    !"#$$ & '()*+, -./01(/( 2*+/345 #67 88

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    45/115

    46?%&).)7#/# !">2=)@ "-%)% 4C?%&-8 

     9@W&)7  4C?%&-8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    46/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# 

    +#20 

    46?%&).)%#*08   (.)&6?%&).)%#*08 

     9>&*#8 

     ŝ s

    t    r 4,$5"% 

    !.%&)%$6$7,8 

    46?%&).)%#*08 +#208/") ;)$*>") 

    ;)$*>") 

     s!

    ;)$*>") ;)$*>") 

     s!ˆ

    ;)$*>") 

    D'1@B)8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    47/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !  G ED0B8% 309'(7678+&+@ -7$,% # µ-">*# µ-F'?6$ 2%, *#$ 

    ,.)*-"-/X,*%&0 &,% )1F0 X-*,3)15 *#8 ."#1)3)17,8 ,.' *#$ .#20 /*)$ 

    .1))1%/X'.!  Y,/%&'8 /*'=)8 =  I.5:.#"!7 +  G&(%82!7 /3,"µ5*6$. P%, *)$ /&).' ,@*' 

    .1)/*7F-*,% '/)8 ."-)$,/µ'8 -7$,% ,.,1,7*#*)8 2%, -.%F@µ#*0 µ-76/# *#8 .%F,$'*#*,8 /35"µ,*)8 µ-*5?)/#8 

    !  N% &6?%&>8 ">A-%8 -7$,% ,&)")@F7-8 ?@,?%&C$ K#376$ ..=. C ={00, 10, 01,11}. J) ."0F)8 *6$ &6?%&C$ ">A-6$ -$'8 &C?%&, C /@XB)"7M-*,% X- |C|.

     L$,8 &C?%&,8 )$)X5M-*,%  8 ">A-%8 >=)@$ *) 7?%) X0&)8.

    !  $%&'(:@ !%B%97&*#8 >=-% *#$ ?@$,*'*#*, $, "5B-% '"-8 *%8 ">A-%8 .)@ µ-*,?'F#&,$, X- 

    0 =6178 /35"X,*,. +.=. -5$ /- -7/)?) 01001 *'*- /- >A)?) ",$F,/µ>$# 7/68 ,""5 %/)µ0 ,&)")@F7, K#376$ ?#". 00101 ,""5 '=% 0011

    !  T, /35"X,*,, ?#",?0 ) F'1@B)8, -X3,$7M)$*,% ?%,/&)1.%/X>$, &,*5 *@=,7) *1'.) &,% '=% /- /@/*5?-8 (bursts). G .%F,$'*#*, ?#" $, ,"")%6F-7  >$, bit &,*5 *# X-*5?)/# -7$,% # 7?%, X- ,@*0 ).)%)@?0.)*- 5"")@ bit &,% ?-$ -.#1-5M-*,% ,.' /35"X,*, /- 2-%*)$%&5 ?@,?%&5 K#37,.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    48/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !   I8 26 /6 *)@ &,$,"%)E.

     – 

    !.-%?0 &5F- &,$5"% ,A%).%/*7,8 0RpR1/2 µ.)1-7  $, µ-*,*1,.-7  /- >$, &,$5"% 1/2RpR1, F, F-61)Eµ- '*% 1/2RpR1.

    !  N B=KQF@ 64+B7?7B8%@ -$'8 &C?%&, -7$,% *) .)/)/*' *#8 ,1=%&08 ."#1)3)17,8 (?#". *, K#37, ."#1)3)17,8 .1%$ *#$ &6?%&).)7#/#) .)@ µ-*,3>1-*,% ,.' *#$ &6?%&0 ">A#. N 1@FX'8 ."#1)3)17,8 -$'8 ?@,?%&)E &C?%&, C µ0&)@8 n -7$,% 7/)8 X- (1/n)log

    2

    |C| , &-7*,% ?- µ-*,AE 0 (|C|=1 ) &,% 1(|C| = 2n)

     –  ..=. -5$ C1 = {00, 10, 01, 11}, *'*- ) 1@FX'8 ."#1)3)17,8  -7$,%: (1/n)log2|C1| = (1/2)log24= 1).

     –  !5$ C2 = {000, 101, 011, 110}, *'*- ) 1@FX'8 ."#1)3)17,8  -7$,%: (1/n)log2|C2| =(1/3)log24 = 2/3).

     –   L/*6 '*% µ-*,?7?-*,% *) µ0$@µ, 0010 &,% .,1,",µB5$-*,% *) 0011.  9-$ @.51=-% ?@$,*'*#*, ,$7=$-@/#8 /*#$ .-17.*6/# *)@ C1.

     – 

     ($ 'µ68 =1#/%µ).)%0/)@µ- *)$ C2 '.)@ *) *-"-@*,7) K#37) &5F- &6?%&08 ">A#8 -7$,% *) K#37) -">2=)@ %/)*%µ7,8 *'*- '*,$ /*-7")@µ- *#$ &6?%&0 ">A# 000 &,% .,1,"5B)@µ- *#$ ">A# 001, ,@*0 ?-$ ,.)*-"-7  &6?%&0 ">A# &,% >*/% &,*,",B,7$)@µ- '*% .,1,"5B,µ- "5F)8.

     –   9-$ -7$,% .5$*)*- ?@$,*0 # ,$7=$-@/# &,% ,&'µ, ?@/&)"'*-1# # ?%'1F6/# 

    Y,/%&>8 +15A-%8 .)@ )17M)$*,% µ-*,AE *6$ ?@,?%&C$ ">A-6$:

     –  (XOR) .1'/F-/# : 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 0 = 1 &,% 1 + 1 = 0

     – 

    (AND) .)"//µ'8: 0 . 0 = 0, 0 . 1 = 0, 1 . 0 = 0 &,% 1 . 1 = 1.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    49/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# 

    !  RB'&QF@: J)-2/      (Weight) Hamming  0 ,."5 B51)8, wt(x), X%,8 

    ">A#8 x X0&)@8 n K#376$ )$)X5M-*,% *) ."0F)8 *6$ K#376$ *#8 ">A#8, *, ).)7, -7$,% 7/, X- *) «1». J) B51)8 .,71$-% *%X>8 ,.' 0 >68 n

     – 

    !%B)9D';µ%: P%, x1 = 000000, x2 = 000010, x3 = 110001 wt(x1)=0,wt(x2)=1, wt(x3)=3

    !  RB'&QF@:  I6'A-%8 -X3,$7M)@$ ,/@X36$7, *)@ ?@,?%&)E K#37)@. G ,.'/*,/# .,71$-% *%X>8 ,.' 0 >68 n.

    !  !E&)", µ.)1-7  $, .,1,*#1#F-7  '*% d(x,y)=wt(x+y)

     –  !%B)9D';µ%: d(x1, x2)= wt(x1+x2) = wt(000000 +000010)=wt(000010)=1 d(x1, x3)=wt (x1+x3)=wt(110001)=3, d(x2, x3) =wt(110011)=4

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    50/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !  AD1'() ;'% (09'(7678+&+:

    +1C*, -.%">2-*,% >$,8 F-*%&'8 ,&>1,%)8 k, *) µ0&)8 &5F- ?@,?%&08 ">A#8 .)@ ,$*%/*)%=-7  /- >$, X0$@X,. J) X0&)8 *6$ ">A-6$ -.%">2-*,% 2kT|M|,'.)@ |M| -7$,% *) ."0F)8 *6$ ?@$,*C$ X#$@X5*6$.

    !  !.%.">)$, -.%">2-*,% *) ."0F)8 *6$ n-k ?@,?%&C$ K#376$ .)@ F, .1)/*-F)E$ /- &5F- ">A# (."-)$,/X'8) >*/% C/*- $, X.)1-7  $, ,$%=$-E-*,% 0 &,% $, ?%)1FC$-*,% *) -.%F@X#*' ."0F)8 /3,"X5*6$.  L*/% .1)&E.*)@$ )% &6?%&>8 ">A-%8 .)@ ,$*%/*)%=)E$ /*, ?@$,*5 X#$EX,*,,X0&)@8 n K#376$,

     –  J, ."-)$5M)$*, bits, n-k, )$)µ5M)$*,% bits %/)*%µ7,8 (parity)

     –  !5$ *, ."-)$5M)$*, bits .1)&E.*)@$ 68 21,µµ%&>8 /@$,1*0/-%8 *6$ bits *#8 .#208 s, *'*- ) &C?%&,8 -7$,% 21,µµ%&'8.

    !  !5$ *, µ# &6?%&).)%#µ>$, k ?@,?%&5 K#37, (K#37, ."#1)3)17,8)

    µ-*,?7?)$*,%  µ,M7  µ- *, (n-k) ."-)$5M)$*, .)@ .,152)$*,% &,*5 *#$ &6?%&).)7#/#, *'*- ) &C?%&,8 )$)µ5M-*,% /@/*#µ,*%&'8-/- ,$*7F-*# .-17.*6/# -7$,% µ#-/@/*#µ,*%&'8  ".=.

     –  !5$ u1, u2, u3 K#37, ."#1)3)17,8  &,% # &6?%&0 ">A# -7$,% u1,u2,u3,x4 µ- x4=bit %/)*%µ7,8=u1+u2+u3 ) &C?%&,8 -7$,% /@/*#µ,*%&'8 

     –  !5$ # &6?%&).)%#µ>$# ">A# -7$,% # x1, x2, x3 µ-  x1= u1+u2, x2=u1+u3,x3=u2+u3 *'*- ) &C?%&,8 -7$,% µ# /@/*#µ,*%&'8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    51/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !  !SRT2!R >UH"OHTR> - H!R>TH># 3V.I3H 

    Z8 K-'7"62 A# y .)@ -"03F# /*)$ ,.)?>&*#,?#",?0 - = x + y.

    !  [>X- '*% ) &C?%&,8 C ,$%=$-E-% *) .1'*@.) /35"X,*)8 -, ,$ &,% X'$) ,$ x + - = y ?-$ -7$,% &6?%&0 ">A#, (2%, &5F-) " x # C.

    Z8  I6'$)@ '*% d(x, y) = wt(x + y), # ,.'/*,/# *)@ &C?%&, C -7$,% 7/# X- *#$ -"5=%/*# *%X0 *)@ B51)@8 wt(x + y), µ- x, y # C &,% x \ y.

    ! !%B)9D';µ%  –

     

     L/*6 ) C = {0000, 1010, 1111} !5$ # 1010 µ-*,?'F#&- *1-%8 3)1>8 &,% ) ?>&*#8 >",B- X- *# /-%15 *%8 ">A-%8 0100, 1001 &,% 1010 *'*- *, ,$*7/*)%=, .1'*@., /35"µ,*)8 -7$,% 1010 + 0100 = 1110, 1010 + 1001= 0011&,% 1010 + 1010 = 0000. G ,.'/*,/# ?- *)@ &C?%&, -7$,% 7/# X- d(0000, 1010) =d(1010, 1111) =wt (1010 +1111) =wt (0101) = 2.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    52/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !  AD1'() ;'% %67(09'(7678+&+:

     L/*6 x,y # ,.)/*,"-7/,/"#3F-7/, ">A#. !5$ y \x &,% *) y ?-$ -7$,% &6?%&0 ">A#, y$ C (,$7=$-@/# "5F)@8), *'*- 2%, "0K# ,.'3,/#8 =1#/%µ).)%-7*,% # H67(09'(7678+&+ OD;8&,+@ !'K%1F,+,%@ (HO!) :

     ($ @.51=-% X'$) X7, &6?%&0 ">A# x, # ).)7, -X3,$7M-% *#$ X%&1'*-1# ,.'/*,/# ,.' *# ">A# y, /- /E2&1%/# X- '"-8 *%8 5""-8 &6?%&>8 ">A-%8, *'*- # y ,.)&6?%&).)%-7*,% 68 x(µ #8 *%8 &6?%&>8 ">A-%8 => !4-B+@ H67(09'(7678+&+  O:;'&,+@ !'K%1F,+,%@ (!HO!)

     –  !7*- -.,$,",µB5$-*,% # µ-*5?)/# => H,D4-@ H67(09'(7678+&+  O:;'&,+@ !'K%1F,+,%@ (HHO!). !.,$5"#K# X-*5?)/#8 X.)1-7  $, M#*#F-7  &,% '*,$,@.51=-% X%, X'$) &6?%&0 ">A# -22E*-1# /*# ">A# y, µ- .)"E µ-25"# ,.'/*,/# 

    !%B)9D';µ%:!5$ |M|=2, k = 1, n = 3 &,% C={000, 111}, B,/%M'µ-$)% /*#$ 

     ((;+: –  N ,.)?>&*#8 ,.)3,/7M-% 2%, «111», -3'/)$ -7*- y= 111 0 y= «011», «101 0 «110»,

    &,FC8 >=)@$ X%&1'*-1# ,.'/*,/# .1)8 *#$ «111» ,.' ',*% .1)8 «000».

     –  //-1%8 ?@,?%&>8 ,&)")@F7-8. G .-17.*6/# *#8 7/#8 ,.'/*,/#8 *#8 "#3F-7/,8 ">A#8 ?-$ -7$,% ?@$,*0 X- *)$ &C?%&, ,@*' 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    53/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# 

    !  Y,/%&0 @.'F-/# '*% >=)µ- /=-?'$ ,.)&"-%/*%&5 ?@,?%&' /@µµ-*1%&' &,$5"% (Binary Symmetric Channel)

    •   L/*6 .(x, y) # .%F,$'*#*, $, X-*,?'F#&- # ">A# x &,% $, -"03F# ,.' *)$ .,1,"0.*# # ">A# y.

    •  !5$ )% ">A-%8 x,y µ0&)@8 n ?%,3>1)@$ &,*5 d K#37, *'*- n-d

    K#37, µ-*,?'F#&,$ /6/*5 &,% d -/3,"µ>$, &,% %/=E-%: .(x,y)=pn-d(1 – p)d.

    !  EDCB+µ% 

    !  D-61)EX- >$, BSC &,$5"% X- Q < p < 1, ?E) &6?%&>8 ">A-%8 x1 &,% x2 &,% X7, ">A# y, '"-8 X0&)@8 n K#376$, &,FC8 &,% '*% )% x1 &,% y ?%,3>1)@$ /- d1 K#37, &,% )% x2 &,% y /- d2 K#37,. J'*- .(x1, y) R .(x2, y) ,$ &,% X'$) ,$ d1 T d2.

    !   (.'?-%A# P%, $, %/=E-% # ,$%/'*#*, .(x1, y) R .(x2, y) ,1&-7  $, %/=E-% 

    !  pn – d1(1 – p)d1 R pn – d2(1– p)d2  0  (p/(1 – p))d2 – d1 R 1. !3'/)$ %/=E-% (p/(1 – p))>1 *'*- d2 R d1.

    11

    00

    1

     !" ! 

     !" ! 

    #

     p

     p

     p

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    54/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# 

    !  H18?%4µ),01:

    L4B-5 µ #      I( +(4"A# y =x + - ?-$ ,$0&-% /*)$ C (-3'/)$ ,.'/*,/# C =d) &,% /@$-.C8 ,$%=$-E/%µ#. !5$ -=x+y µ- wt(-)=d *'*- @.51=-% *)@"5=%/*)$ >$, *>*)%) - µ- y=x+- # C &,% 51, y µ# ,$%=$-E/%µ) /35"µ, 

    !  !%B)9D';µ%: N &C?%&,8 C = {000, 111} >=-% ,.'/*,/# d=

    wt(000 +111) =wt(111)=3. ]1, ,$%=$-E-*,% ,.' *)$ &C?%&, &5F- .1'*@.) /35"X,*)8 - B51)@8 1 0 2 ('.68 *, 011 , 100 &"..).

     9-$ ,$%=$-E-% 'µ68 *) .1'*@.) /35"X,*)8 «111» B51)@8 3(".=. y= 000+-= 000+111=111 # C)

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    55/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# 

    .'FBK0&+ >?%4µ),01 

    RB'&µF@:   L$,8 &C?%&,8 C 9'7BKC1D' *) .1'*@.) /35"X,*)8 - ,$ " x # C, *'*- # r = x + - -7$,% -22E*-1, /*# x ,.' ',*% /- ).)%,?0.)*- 5""# ">A# z # C.  L$,8 &C?%&,8 C &,"-7*,% B – ?%'1F6/#8, ,$ ?%)1FC$-% '", *, - µ- wt(-) R B &,% ?-$ ?%)1FC$-% *)@"5=%/*)$ >$, - B51)@8 B + 1.

    !  L4B-5 µ #         ! '-0,.-% $,  >=-% ,.'/*,/# dW2t+1

     –  H6F9D'N+:  L/*6 - µ- ->0 &,% wt(-) R d-1 &,% x,y # C , x\y. P%, *) 1) /&>")8 ,1&-7  $, ?-%=F-7  '*% d(x, x + -) < d(y, x + -). P-$%&5 µ-*,AE *6$ ,.)/*5/-6$ *1%C$ ">A-6$ 7/)@ µ0&)@8, %/=E-%: d(y, x + -) + d(x + -, x) Td(y, x) Td. [,XB5$)$*,8 

    @.'K# '*% d(x + -, x) = wt(x + - + x) = wt(-) &,% wt(-) R (d – 1)/2 0 2wt(-) + 1 R d,%/=E-% d(y, x + -) + wt(-) Td T 2wt(-) + 1 &,% 51,  d(y, x + -) Twt(-) + 1 =d(x, x + -)+ 1.

     –  !.)X>$68, d(x, x + -) < d(y, x + -) &,% .1)&E.*-% '*% ) &C?%&,8 ?%)1FC$-% *) .1'*@.) /35"X,*)8 -. Nµ)768 ,.)?-%&$E-*,% &,% *) 2) /&>")8 

    (*)⌊=⌋= µ- *) µ-2,"E*-1) ,&>1,%) $R= 

    d(y, x) + d(x, z) Td(y, z)

    d(y, z) + d(z, x) Td(y, z)

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/#

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    56/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !  P1,3%&0  (.'?-%A# *)@ D-610µ,*)8  9%'1F6/#8 A-%8 &,% ,&*7$, t -7$,% µ# -.%&,"@.*'µ-$-8 ).'*- *, /35"µ,*, ('.68 *) r) .)@ 

    &-7$*,% /*#$ .-1%)=0 *)@8 -7$,% ?%)1FC/%µ, &,*5  (;+ /- ,$*7F-/# µ- (B) .-17.*6/# '.)@ )% /3,71-8 -.%&,"E.*)$*,% &,% 51, &5.)%, /35"µ,*, .)@ ,$0&)@$ /*#$ *)µ0 *6$ .-1%)=C$ %/,.>=)@$ ,.' &6?%&>8 ">A-%8 &,% /@$-.C8 -7$,% µ# ?%)1FC/%µ,.

    #     )  I6'

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    57/115

    !%/,2620 /*#$ 46?%&).)7#/# !  !%B)9D';µ%: +)%, .1'*@., /35"µ,*)8 ?%)1FC$)$*,% ,.' C = {000,

    111};

    A# «111», -3'/)$ ("5B-% ,@*0$ 0 "5B-% X7, ,.' *%8 «011», «101 0 «110», ?#",?0 ?%)1FC$-%:

     – 

    *, .1'*@., /35"X,*)8 -1= 111 + 011 = 100, -2=111 + 101 = 010 &,% -3=111 + 110 = 001 /*#$ .-17.*6/# X-*5?)/#8 *#8 ">A#8 «111».

    !  Nµ)768 ) ,.)?>&*#8 /@X.-1,7$-% *#$ «000», -3'/)$ "5B-% ,@*0$ 0 "5B-% X7, ,.' *%8 «001», «010» 0 «100», ?#",?0 ?%)1FC$-%:

     – 

    J, .1'*@., /35"X,*)8 1000 + 100 = 100, 000 + 010 = 010 &,% 000 + 001

    = 001.!  $, /- «000».

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    58/115

    PU(;;I4NI 4Z9I4!

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    59/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8 !  5'&%;0;- - RB'&µ78  - I9'F,+,D@ 

     L$,8 &C?%&,8 C )$)X5M-*,% O-#HH &'/          ,$ " x,y#C, *'*- &,% (x + y)#C.+.=. ) C = {00, 11} -7$,% 21,XX%&'8, -$C ) C = {00, 10, 11} ?-$ -7$,% 21,XX%&'8, ,3)E # 11 + 10 = 01 ?-$ -7$,% &6?%&0 ">A#.

    !  45F- ">A# -$'8 21,µµ%&)E &C?%&, ,.)*-"-7*,% ,.' *, bits *)@ ,1=%&)E µ#$Eµ,*)8 &,% ,.' >$, ,1%Fµ' ."-o$,M'$*6$ bits %/)*%µ7,8  .)@ .1)&E.*)@$ 68 21,µµ%&>8 /@$,1*0/-%8 *6$ bits *)@ ,1=%&)E µ#$Eµ,*)8 

    45F- 21,XX%&'8 &C?%&,8 .-1%>=-% *# X#?-$%&0 ">A#, (.1)&E.*)@/, ,.' *) 5F1)%/X, X%,8 &6?%&08 ">A#8 X- *)$ -,@*' *#8).

    !  +"-)$-&*0µ,*, 21,µµ%&C$ &6?7&6$ /- /=>/# µ- µ# 21,µµ%&)E8.

     –  G ,.'/*,/# -$'8 21,µµ%&)E &C?%&, -7$,% 7/# X- *) -"5=%/*) *6$ B,1C$ *6$ X# µ#?-$%&C$ &6?%&C$ ">A-6$.

     –  G &6?%&).)7#/# -$'8 21,XX%&)E &C?%&, -7$,% .%) ,."0 &,% >=-% µ%&1'*-1-8 ,.)F#&-@*%&>8 ,.,%*0/-%8.

     –  H.51=-% X7, .%) ,."0 ?%,?%&,/7, ,.)&6?%&).)7#/#8 µ>2%/*#8 .%F,$'*#*,8 (+(;+ 0  ((;+) ,.' '*% >=-% ,$,3-1F-7  >68 *C1, 

     –  G .-1%21,30 *6$ /@$'"6$ *6$ .1)*E.6$ /35"X,*)8 .)@ ,$%=$-E-% 0 ?%)1FC$-% >$,8 21,µµ%&'8 &C?%&,8 -7$,% .%) -E&)"# ,.' ',*% /*# 2-$%&0 .-17.*6/#.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    60/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8 - ;,F#µ,*%&' H.'B,F1) 

    ! H.51=-% /*-$0 ,$*%/*)%=7, -$$)%C$ *#8 21,XX%&08 5"2-B1,8 &,% -$$)%C$ *#8 F-617,8 &6?%&).)7#/#8 

     –   (.,1,7*#*# # -µB5F@$/# /*%8 .,1,&5*6 >$$)%-8 *#8 21,µµ%&08 5"2-B1,8 2%, /,3>/*-1# &,*,$'#/# *6$ 21,µµ%&C$ &6?7&6$ 

     X117'D@ ED0B8%@ 309'(7678+&+@ 

    "  P1,XX%&'8 4C?%&,8 

    "  [>A# 

    "  P1,XX%&'8 &C?%&,8 C =

    "  46?%&0 ">A# *)@ C =

    "  _@W&'8 &C?%&,8 

    "  Y5/# 21,XX%&)E &C?%&, 

    _%5/*,/# 21,XX%&)E &C?%&, 

     X117'D@ AB%µµ'(-@  P4;DGB%@ 

    "  _%,$@/X,*%&'8 @.)=C1)8 

    "  _%5$@/X, 

    "  P1,XX%&' ,$5.*@2X, @.)/@$'")@ S*)@ ?%,$@/X,*%&)E =C1)@,

    (_%,$@/X,*%&'8 @.)=C1)8)

    "  _%5$@/X, *)@ 

    "  N1F)2C$%) /@X."016X, @.)/@$'")@ S

    "  Y5/# ?%,$@/X,*%&)E @.)=C1)@ 

    _%5/*,/# ?%,$@/X,*%&)E @.)=C1)@ 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    61/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8-;,F#µ,*%&' H.'B,F1) 

    !  N ?%,$@/X,*%&'8 =C1)8 4n (K = {0, 1}), ,.,1*7M-*,% ,.' *%8 B,FX6*>8 

    .)/'*#*-8 (scalars) 0 &,% 1 &,% *) /E$)") *6$ ?%,$@/X5*6$ (0 ">A-6$)X0&)@8 n, &,FC8 &,% ,.' *%8 .15A-%8 *#8 .1'/F-/#8 ?%,$@/X5*6$ (">A-6$) &,% *)@ .)"//X)E B,FX6*C$ .)/)*0*6$ µ- ?%,$E/µ,*, .)@ %&,$).)%)E$ µ7, /-%15 %?%)*0*6$ 

    !  E$ '7574/          7,(       6-)84,(       75/      6-'A-%8 *)@ %?7)@ X0&)@8 n), , &,% B )% B,FX6*>8 .)/'*#*-8 *)@ ?%,$@/X,*%&)E =C1)@ 4n &,% 0 # X#?-$%&0 ">A#.

    1. (y + z) # 4n ,

    2. , ⋅y # 4n ,

    3. x + y = y + x,

    4. (x + y) + z = x + (y + z),

    5. 

    (, ⋅ B) ⋅ y = , ⋅(B ⋅ y),

    6. (, + B) ⋅ x = , ⋅ x + B ⋅ y,

    7. 

    a ⋅(x + y) = a ⋅ x + a ⋅ y,

    8. (x + 0) = x,

    9. 1 ⋅ x = x,

    10. 

    H.51=-% ">A# x' # 4n, *>*)%, C/*- x + x' = x' + x = 0.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    62/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8-;,F#µ,*%&' H.'B,F1) !   L$, X# &-$' @.)/E$)") S *)@ ?%,$@/X,*%&)E =C1)@ 4n -7$,% >$,8 @.)=C1)8 

    ,@*)E, ,$ 2%, &5F- M-E2)8 ?%,$@/X5*6$ (">A-6$) y, z # S, %/=E-% (y + z) # S&,% ,⋅y # S 2%, &5F- B,FX6*0 .)/'*#*, ,. ]1, C -7$,% >$,8 21,XX%&'8 &C?%&,8 ,$ &,% X'$) ,$ C -7$,% @.)=C1)8 *)@ 4n.

    !  J) /E$)") '"6$ *6$ 21,XX%&C$ /@$?@,/XC$ *6$ ?%,$@/X5*6$ (0 ">A-6$)-$'8 /@$'")@ S = {z1, z2,`, zk} )$)X5M-*,% *) O-#HH &' #()67"OH#     72"   S      A#  y -7$,% 21,XX%&'8 /@$?@,/X'8 *6$ ">A-6$ z1,`, zk ,$ % B,FX6*>8 .)/'*#*-8 ,1,`, ,k *>*)%-8 C/*-: y = a1⋅z1+ `+ ,k⋅zk.

    !  J) 21,XX%&' ,$5.*@2X,  &5F- @.)/@$'")@ S *)@ 4n -7$,% @.)=C1)8 *)@ 4n. >2  *4 7#         O-#HH &'/          &B$ /          .1)&E.*6$ -& *)@ S.

    !  J) 21,XX%&' ,$5.*@2X,  *)@ @.)/@$'")@ S *)@ 4n .-1%>=-% *# X#?-$%&0 ">A#, '"-8 *%8 ">A-%8 *)@ S &,% *, -.7  µ>1)@8 ,F1)7/X,*5 *)@8 

    ! !%B)9D';µ%: J) 21,XX%&' ,$5.*@2X, *)@ @.)/@$'")@ S = {00011, 11100},.)*-"-7*,% ,.' *%8 ,&'")@F-8 ">A-%8: 00000, 00011, 11100, 00011 + 11100 =11111. !.)X>$68, ={00000, 00011, 11100, 11111}.

    !  To  1#0H,7' O ('H4(2 $M2 $ #("

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    63/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8-;,F#µ,*%&' H.'B,F1) !      !M2 $ #(M

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    64/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8-;,F#µ,*%&' H.'B,F1) 

    !   L$, /E$)") ?%,$@/X5*6$ S = {z1, z2,`, zk} -7$,% 9 -# HH & B/           

     I(48)-7572 ,$ ∌ B,FX6*>8 .)/'*#*-8 ,1, ,2,`, ,k, X- *)@"5=%/*)$ X7, -A ,@*C$ \ 0, >*/% C/*-: ,1 ⋅z1 + ` + ,k ⋅zk. = 0.  9%,3)1-*%&5, S =21,XX%&C8 -A,1*#X>$).

     –   L$, /E$)"), S .)@ .-1%>=-% *# X#?-$%&0 ">A# = 21,XX%&C8 -A,1*#X>$).

     –   ($ S\{0}, .-1%>=-% >$, X>2%/*#8 ?%5/*,/#8 21,X. ,$-A51*#*) @.)/E$)") 

    !  !%B)9D';µ%: J) S = {110, 011, 101, 111} =21,XX%&C8 -A,1*#X>$) 

     – 

    I/=E-% ,1 ⋅110 + ,2 ⋅011 + ,3 ⋅101 + ,4 ⋅111 = 000 ' ,1 ,1 0 + 0 ,2 ,2+,3 0 ,3 + ,4 ,4 ,4 = 000, ' ,1 + ,3 + ,4 = 0, ,1 + ,2 + ,4 = 0 &,% ,2 +,3+ ,4 = 0. +1)/F>*)$*58 *-8 ' ,4 = 0.  L*/%, ,1 + ,3 = 0, ,1 + ,2 = 0 &,% ,2 + ,3 = 0, ' ,1 = ,2 = ,3. ;.)1)EX- $, -.%">A)@X- ")%.'$ ,1 = ,2 = ,3= 1 &,% -.)X>$68 *) S=21,XX%&C8 -A,1*#X>$) 

    !  P%, *#$ -E1-/# -$'8 ,.' *, X>2%/*#8 ?%5/*,/#8, 21,X. ,$-A51*#*)@,

    @.)/@$'")@ *)@ S, ,3,%1)EX- ,.' *) S *) .1C*) ?%5$@/X, .)@ B17/&)@X- $, -7$,% 21,XX. /@$?@,/X'8 *6$ 5""6$ ?#". *) 110 (110=011+101) &,% -A-*5M)X- ,$ *) S' = {011,101, 111} = 21,X. ,$-A51*#*).

     – 

     (.' *#$  0 ,1 ,1 +,2 0 ,2 + ,3 ,3 ,3 = 000, ',2 + ,3 = 0 (1), ,1 + ,3 = 0(2), ,1 + ,2 + ,3 =0 (3).  (.' *%8 (2), (3) ' ,1 = 0 51, ,3 = 0 &,% ,2 = 0. ' ∌ B,FX6*>8 .)/'*#*-8, \ 0, .)@ %&,$).)%)E$ *#$ (1) ' S’ = >$,, X>2%/*#8 ?%5/*,/#8, 21,XX. ,$-A51*#*) @.)/E$)") *)@ S.

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    65/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8-;,F#µ,*%&' H.'B,F1) !   L$, X# &-$' @.)/E$)") ?%,$@/X5*6$ Y -$'8 ?%,$@/X,*%&)E @.)=C1)@ V -7$,% 

    X7, J)$)) -7$,% *) B ={011, 101, 111} ' Y= B5/# *)@  = {000,011,101,111,110,100,010, 001}.

    !   L$,8 ?%,$@/X,*%&'8 (@.))=C1)8 >=-% .)"">8 B5/-%8 µ- 7?%) ."0F)8 ?%,$@/µ5*6$ k µ- k=*4 7#         $ )

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    66/115

    !E1-/# Y5/#8 P1,µµ%&)E 4C?%&, C!  TDA-%8 *)@ C), µ- C =

    !  L$,8 .7$,&,8 B17/&-*,% /- X)130 C* H#&,7;/              ! )7#85/      9-#HHB(       ( C!9         ; Row Echelon Form), ,$ '"-8 )% X#?-$%&>8 

    21,XX>8 -7$,% /*) &5*6 X>1)8 &,% *) .1C*) K#37) «1» («)?#2'8»)X%,8 21,XX08 -7$,% /- /*0"# .%) ?-A%5 /- /=>/# X- *) .1C*) (*)$ )?#2') «1» *6$ .1)#2)EX-$6$ 21,XXC$. ;%, /*0"# .)@ .-1%>=-% >$,$ «)?#2'» 1 &,"-7*,% /*0"# «)?#2'8»

    !  L$,8 .7$,&,8 B17/&-*,% /- X)130 !DB'7B'&µ:1+@ 34'Q%(0,-@ .'),%N+@ AB%QQC1 (!3.A - Reduced Row Echelon Form), -5$ 

    -7$,% /- µ)130 49P &,% -.%.">)$ %/=E-% '*% /- &5F- /*0"# )?#2' *)@ .7$,&, (?#",?0 /*0"# .)@ .-1%>=-*,% ) )?#2'8 «1» µ%,8 21,XX08) ?-$ .-1%>=)$*,% 5"", K#37, «1» ,""5 X'$) K#37, «0»

     – 

    45F- .7$,&,8 X- 0 &,% 1 X.)1-7  $, *-F-7  *'/) /- X)130 49P '/) &,% +49P.

     – 

     L$,8 .7$,&,8  (X- 0 &,% 1) X.)1-7  $, >=-% .)"">8 X)13>8 49P ,""5 

    µ'$)$ µ7, X)130 +49P 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    67/115

    !E1-/# Y5/#8 P1,µµ%&)E 4C?%&, C

    !  L$,8 .7$,&,8 *7F-*,% /- µ)130 49P 0 +49P µ- *)$ µ-*//µ' *)@ /- ?%,?)=%&)E8 %/)?E$,µ)@8 .7$,&-8 µ>/6 *6$ ,&)")EF6$ ?E) *E.6$ /*)%=-%6?C$ .15A-6$ .)@ -3,1µ'M)$*,% /*%8 21,µµ>8 *)@:

     –  ($*,"",20 ?E) 21,µµC$ &,% 

     – 

     ($*%&,*5/*,/# µ7,8 21,µµ08 ,.' *) 5F1)%/µ, *)@ -,@*)E *#8 µ- &5.)%, 5""# 

    ! !%B)9D';µ% 

     –  L/*6 ) &C?%&,8 C = {0000, 1110, 0111, 1001}, *)@ o.)7)@ )% ">A-%8 ,.)*-")E$ *%8 21,XX>8 *)@ .7$,&, P. J)$ µ-*/M)µ- /- X)130 4_P =1#/%µ).)%C$*,8 *%8 68 5$6 .15A-%8 68 -A08:

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    68/115

    !E1-/# Y5/#8 P1,µµ%&)E 4C?%&, C

    !  !%B)9D';µ% (>=1:

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    69/115

    !E1-/# Y5/#8 P1,µµ%&)E 4C?%&, C!  !%B)9D';µ% (>=1:=-% *)$ )?#2' «1» X%,8 21,XX08 $, X#$ .-1%>=-% 5"", K#37, «1».

    !  (.' *)$ ,1=%&' .7$,&, P )?#2)EX,/*- /*) 2) .7$,&, µ- ,$*,"",20 *#8 1#8

    µ- *#$ 4# 21,µµ0 &,% *#8 2#8 µ- *#$ 3#.

    !  (.' *) 2) .7$,&, /*)$ 3) X- *#$ ,$*%&,*5/*,/# *#8 3#8 21,XX08 X- *) 

    5F1)%/X, *)@ -,@*)E *#8 &,% *#8 1#8 21,XX08.!  J>")8, ,$*%&,F%/*C$*,8 *#$ 3# 21,XX0 *)@ 3)@ .7$,&, X- *) 5F1)%/X, *)@ 

    -,@*)E *#8 &,% *#8 2#8 21,XX08 &,*,"02)@X- /*)$ 4) .7$,&, 

    !  +152X,*%, ) 4)8 .7$,&,8 -7$,% /- X)130 +4_P, ,3)E )% ?E) .1C*-8 *)@ /*0"-8 .)@ .-1%>=)@$ *)@8 )?#2)E8 «1» *6$ ?E) X# µ#?-$%&C$ 21,XXC$ 

    .-1%>=)@$ µ'$) K#37, «0» /*%8 @.'")%.-8 F>/-%8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    70/115

    !E1-/# Y5/#8 P1,µµ%&)E 4C?%&, C!  H1%(D?%4%'0,'() >2%/*#8 ?%5/*,/#8 21,XX%&C8 ,$-A51*#*, @.)/E$)", *)@ ?%,$@/X,*%&)E (@.)) =C1)@ C (0 *)@ /@$'")@ S, '.)@ C= ) -7$,% B5/# *)@.

    !  !.7/#8, '.68 .1),$,3>1F#&-, )% X# µ#?-$%&>8 21,XX>8 -$'8 .7$,&, /- X)130 4_P 0 +4_P .)@ /=#X,*7M-*,% ,.' *%8 ">A-%8 *)@ /@$'")@ S (0 ,.' *%8 ">A-%8 *)@ C, '.)@ C = ), -7$,% )% ">A-%8 -$'8 X>2%/*#8 ?%5/*,/#8 21,XX%&C8 ,$-A51*#*)@ @.)/@$'")@ *)@ C &,%, -.)X>$68, X7, B5/# *)@.

    !  1)@X- /- X)130 4_P 0 +4_P *)$ .7$,&, .)@ /=#X,*7M-*,% ,.' *%8 ">A-%8 *)@ /@$'")@ S (0 &,% ,.' '"-8 *%8 ">A-%8 *)@ C, C = ).

    !  ..=. /*) .1)#2)Eµ-$) +,15?-%2X,, *) @.)/E$)") {1110, 0111} -7$,% X%, 

    B5/# *)@ &C?%&, C = {0000, 1110, 0111, 1001}, ,.' *#$ ).)7, .1)&E.*)@$, X- 21,XX%&)E8 /@$?@,/X)E8, '"-8 )% ">A-%8 *)@ C.

    !  Nµ)768 µ.)1-7  $, B1-F-7  &,% X7, B5/# *)@ ?@W&)E &C?%&, C&,=1#/%µ).)%C$*,8 *%8 ">A-%8 .)@ *)$ ,.,1*7M)@$ 68 ,$6*>16.

     –  !$,"",&*%&5 µ.)1-7  $, -3,1µ)/*-7  >$,8 .%) ,."'8 ,"2'1%Fµ)8 B,/%/µ>$)8 /*#$ 2$C/# *6$ ">A-6$ *)@ /@$'")@ S 0 *)@ C, C = ) ).)7)8 .-1%2153-*,% /*# /@$>=-%,.

    !E1-/# Y5/#8  9@W&)E &C?%&, C& 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    71/115

    1 # #8

    !  G ?%,?%&,/7, -E1-/#8 µ%,8 B5/#8 *)@ ?@W&)E &C?%&, C&(C = ) µ- k=?%5/*,/# C, n=µ0&)8 ">A-6$ C ?%,&17$-*,% /*, ,&'")@F, B0X,*,:

    1. 

    8 *)@ ;.

     –  8 *)@ ,$5/*1)3)@ .7$,&, GT) &,% -7$,% ?%5/*,/#8 n-k.

    !E1-/# Y5/#8  9@W&)E &C?%&, C& 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    72/115

    1 # #8

    !  !%B)9D';µ%: O#*-7*,% X7, B5/# *)@ C& µ- S = {11101, 10110, 01011,

    11010} &,% C= !  8 *#8 ">A#8 *)@ S ) ).)7)8 µ-*/

    M-*,% /- +49P =1#/%µ).)%C$*,8 ,$*,"",20 0 &,% ,$*%&,*5/*,/# 21,µµ08 ,.' *) 5F1)%/µ5 *#8 µ- 5""# 

    G

    M

    !E1-/# Y5/#8  9@W&)E &C?%&, C& 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    73/115

    1 # #8

    !  !%B)9D';µ% (&=1:

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    74/115

    P-$$0*)1,8 +7$,&,8 P1,µµ%&)E  4C?%&, C

    !  RB'&µF@: 45F- .7$,&,8, *)@ ).)7)@ )% 21,XX>8 ,.)*-")E$ X7, 

    B5/# *)@ &C?%&, C, )$)X5M-*,% 2-$$0*)1,8 .7$,&,8 G 2%, *)$ C.

     – 

    J) ."0F)8 *6$ 21,XXC$ k *)@ G = X- *# ?%5/*,/# *)@ C,?#",?0 = µ- *) ."0F)8 *6$ ">A-6$ .)@ ,.,1*7M)@$ X7, B5/# *)@.

     – 

     ($ # ?%5/*,/# -$'8 &C?%&, C = k, *) µ0&)8 *6$ &6?%&C$ ">A-6$ = n &,% # ,.'/*,/0 *)@ d, *'*- ) C /@µB)"7M-*,% 68 (n, k, d)21,XX%&'8 &C?%&,8.

    !  ($ G -7$,% >$,8 2-$$0*)1,8 .7$,&,8 2%, >$,$ &C?%&, C, *'*- &5F- .7$,&,8 %/)?E$,X)8 *)@ G, 68 .1)8 *%8 21,XX>8, -7$,% 2-$$0*)1,8 .7$,&,8 2%, *)$ C.

    P%, *#$ -E1-/# *)@ G -$'8 &C?%&, C, ,1&-7  $, B1)EX- X%, B5/# *)@ ' *%8 X# X#?-$%&>8 ">A-%8 *)@ .7$,&, /- X)130 +4_P, .)@ /=#X,*7M-*,% ,.' *%8 ">A-%8 *)@ C (0 *)@ S, '.)@ C = ), '.68 -?-7=F# .1)#2)@µ>$68 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    75/115

    P-$$0*)1,8 +7$,&,8 P1,µµ%&)E  4C?%&, C

    !  309'(7678+&+: L$,8 2-$$0*)1,8 .7$,&,8 G 2%, >$, 21,XX%&' &C?%&, 

    (n, k, d), C, µ.)1-7  $, ,A%).)%#F-7  2%, *#$ &6?%&).)7#/# ">A-6$ (µ#$@X5*6$) u X0&)@8 k K#376$ 68 -A08:

    !  C=u.G= [a1,a2,`ak] [g1,g2,...gk]T = a1.g1+ a2.g2+`+ak.gk =[b1,b2,..., bn],

     –  u= [a1,a2,`ak] # µ# &6?%&0 ">A# *)@ µ#$Eµ,*)8 &,% c=[b1,b2,..., bn] # &6?%&0 ">A# µ0&)@8 n K#376$ &,% [g1,g2,...gk]T *, ?%,$E/µ,*, ">A-%8 (."0F)@8 n) .)@ ,.)*-")E$ *#$ B5/# *)@ C &,% ,.,1*7M)@$ *)$ G

     – 

    J) ,.)*>"-/µ, c -7$,% &6?%&0 ">A# *)@ C (-3'/)$ u.G = 21,µ. /@$?@,/µ'8 *6$ 21,µµC$ *)@ G, .)@ /=#µ,*7M-*,% ,.' *%8 ">A-%8 gi .)@ ,.,1*7M)@$ µ7, B5/# *)@ &C?%&, C).

    !   L$,8 2-$$0*)1,8 .7$,&,8 G, (kxn), *)@ ).)7)@ )% .1C*-8 k /*0"-8 /=#X,*7M)@$ *)$ .7$,&, *,@*'*#*,8 Ik, (kxk), ?#",?0 G = [Ik , M],">2-*,% '*% B17/&-*,% /- ,=6'(- Q7B?- (standard form).

     – 

    ..= N 2-$$0*)1,8 .7$,&,8 G, ) ).)7)8 .1)&E.*-% /*) B0X, 2 *)@ /- 

    .1)#2)Eµ-$) .,15?-%2µ, -7$,% /- *@.%&0 X)130.

     –  N &C?%&,8 C, ) ).)7)8 >=-% 2-$$0*)1, .7$,&, G /- *@.%&0 X)130,=,1,&*#17M-*,% &=&,+Q%,'(F@ (C9'(%@ 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    76/115

    P-$$0*)1,8 +7$,&,8 P1,µµ%&)E  4C?%&, C!

     

    $, *>*)%) /@/*#µ,*%&' &C?%&,  *) µ0$@X, u ,.)*-"-7*,% ,.' *, .1C*, kK#37, *)@ c, ,3)E c = u.G = u.[I, M] = [uI, uM] = [u, uM]. J, .1C*, k K#37, 

    *6$ &6?%&C$ ">A-6$ ">2)$*,% K#37, ."#1)3)17,8 &,% *, @.'")%., n – k,."-)$,/X'8 0 K#37, -">2=)@ %/)*%X7,8.

    !   9-$ >=)@$ '")% )% 21,XX%&)7  &C?%&-8 2-$$0*)1-8 .7$,&-8 /- *@.%&0 X)130 [I,;]

     –  A-6$ ,.)*-")E$*,% ,.' *, ,1=%&5 K#37, *)@ µ#$Eµ,*)8 ?-$ -7$,% 'µ68 /@$-='µ-$, ,""5 -$*).7M)$*,% /- k .1)&,F)1%/µ>$-8 F>/-%8 *#8 &6?%&08 ">A#8 .)@ )17M)$*,% ,.' *%8 ,$*7/*)%=-8 

    F>/-%8 *6$ /*#"C$-)?#2C$ *)@ G –  ,-& !#  -"$? $7.  6#%56$2!7 = G µ 6=%#5  .-  µ #$-!:7 µ -$&!8#5  !#  $"6&'? µ =%@? µ #  

    '-$/00707 #.-00-

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    77/115

    +7$,&,8  I/)*%µ7,8 P1,µµ%&)E  4C?%&, C

    !  K (#/          3*=O+2"   E$*)8 *)@ C $, µ.)1)EX- .5$*, $, .1)/?%)17/)@X- *)$ .7$,&, H

    !   ($ # ?%5/*,/# *)@ C -7$,% k, *'*- # ?%5/*,/# *)@ C&, -7$,% n – k = µ- ."0F)8 

    *6$ /*#"C$ *)@ H, -$C *) ."0F)8 *6$ 21,XXC$ *)@ -7$,% n=7/) X- *) X0&)8 *6$ &6?%&C$ ">A-6$ *)@ &C?%&, C.

     – 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    78/115

    +7$,&,8  I/)*%µ7,8 P1,µµ%&)E 4C?%&, C!  EDCB+µ%:  G ,.'/*,/# d -$'8 21,µµ%&)E &C?%&, = µ- *)$ -"5=%/*) 

    ,1%Fµ' 21,µµC$ *)@ +7$,&, I/)*%µ7,8 H *6$ ).)76$ *) 5F1)%/µ, 

    %/)E*,% µ- 0 (0 %/)?E$,µ, o -"5=%/*)8 ,1%Fµ'8 21,µµC$ .)@ -7$,% 21,µµ%&5 -A,1*#µ>$-8).

    !  H6F9D'N+: " x # C ' x ⋅ H= 0 ' [x1,x2,`,xn] ⋅ [h1,h2,`,hn]T = 0 ' [x1 h1+x2 h2+`+xn hn] = [0,0,`0], hi= i 21,µµ0 *)@ H. [,µB5$)$*,8 @.'K# '*%  xi =1 0 0 &,% wt(x) =a 1’s ' x H = µ- *) 5F1)%/µ, wt(x)21,µµC$ *)@ H. ]1, -5$ xmin=# x µ- *) -"5=%/*) wt(x) = d =,.'/*,/# 

    *)@ &C?%&, C, *'*-  xmin ⋅ H = µ- *)$ -"5=%/*) ,1%Fµ' 21,µµC$ d *)@ H.)@ %/)E$*,% µ- 0.

    !  !%B)9D';µ%:  L/*6 ) G  .1)#2)Eµ-$)@ .,1,?-72µ,*)8  µ- 

    !  J'*- µ%, &,% %/=E-% '*% 0 2# + 3# 21,µµ0 = (1 1) + (1 1) (0 %/)?E$,µ, # 1# +4# = (0 1) + (0 1) ) *)@ G = (0 0) ' # ,.'/*,/# *)@ &C?%&, -7$,% d=2

    < 5? P E 4C? C

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    79/115

    =17µ)9% (coset) = ,.,1,7*#*# >$$)%, 2%, %67(09'(7678+&+ D1F@ (C9'(% 

    C!  RB'&µF@:  ;%, /@$)X5?, *)@ C 6-2A-6$ *#8 X)1308 c + x, '.)@ c # C (*) x -7$,% /*,F-1' &,% *) c&@X,7$-*,% /- '") *) -E1)8 *)@ C). _#",?0, C + x = {c + x| c# C}.

    !  !%B)9D';µ%: O#*)E$*,% '"-8 )% /@$)X5?-8 *)@ &C?%&, C = {000, 111}, k=1,

    n=3, n-k=2. –  P%, x = 001 >=)@X- C + 001 = {000 + 001 = 001, 111 + 001 = 110}.

     –  C + 010 = {010, 101}, 

     –  C + 100 = {100, 011},

     –  C + 011 = {011, 100},

     – 

    C + 101 = {101, 010},  –  C + 110 = {110, 001},

     – 

    C + 111 = C + 000 = {000, 111}.

     –  +,1,*#1)Eµ- '*% ) ,1%Fµ'8 *6$ '"6$ *6$ /@$)µ5?6$ -7$,% 2n-k=22=4 &,% &5F- /@$)µ5?, ,.)*-"-7*,% ,.' 2k=21=2 ">A-%8 '/-8 ,&1%BC8 &,% *) ."0F)8 *6$ &6?%&C$ ">A-6$ *)@ &C?%&, C

     – 

    !.7/#8 .,1,*#1-7/*- '*% -5$ x,y # C+x (0 %/)?E$,µ, /*) C+y) *'*- x+y # C

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    80/115

    8 /@$)X5?-8 '/-8 &,% )% ">A-%8 X0&)@8 n *)@ Kn &,FC8 -7$,% ?@$,*' ?E) /@$)X5?-8 

    C + x = C + y $, *,@*7M)$*,%, ,&'X, &,% ,$ x \ y '.68 ..= %/=E-% /*) .1)#2)Eµ-$) .,15?-%2µ,.

    !  E$ '7574/          ?"(2 µ )$,(      :  ($ C -7$,% >$,8 /@/*#X,*%&'8 21,XX%&'8 &C?%&,8 (n,k,d) &,% x &,% y ?E) ">A-%8 -.7/#8 X0&)@8 n K#376$, *'*- %/=E)@$ ,$,3)1%&5 X- *%8 /@$)X5?-8 *, ,&'")@F,:

    1.  45F- ">A# x .-1%>=-*,% /*# /@$)X5?, C + x ("'26 E.,1A#8 µ#?-$%&08 &6?%&08 ">A#8 /- 21,µµ%&)E8 &C?%&-8)

    2.  J) ."0F)8 *6$ ">A-6$ /- X%, /@$)X5?, -7$,% 7/) X- *) ."0F)8 *6$ ">A-6$ *)@ &C?%&, C, ?#",?0 |C + x| = |C| = 2k.

    3. 

     ($ µ%, ">A# x .-1%>=-*,% /*# /@$)X5?, C + y, *'*- %/=E-% C + x = C+ y, ?#",?0 &5F- ">A# *#8 /@$)X5?,8 *#$ .1)/?%)17M-%.

    4.  J) ."0F)8 *6$ ?%,3)1-*%&C$ /@$)X5?6$ *)@ &C?%&, C, ?%5/*,/#8 k, %/)E*,% X- 2n – k . ( (.' %?%'*#*, 5 ' ."0F)8 /*)%=-76$ '"6$ *6$ /@$)µ5?6$= 2n ' -3'/)$ ,.' %?%'*#*, 2,

    |C + x| = 2k *'*- ."0F)8 /@$)µ5?6$= 2n / 2k= 2n – k)

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    81/115

    A# x# 4n .-1%>=-*,% X'$) /- X7, /@$)X5?, *)@ C, ?#",?0 ?E) /@$)X5?-8 C + x &,% C + y -7*- *,@*7M)$*,% -7*- ?-$ >=)@$ &,$>$, /*)%=-7) &)%$'.

    • 

     (.'?-%A#:  L/*6 '*% @.51=)@$ ?E) ">A-%8 7?%-8 /- '", *, /E$)", *6$ /@$)µ5?6$ ' ?E) .-1%.*C/-%8: ,) S, B17/&)$*,% /*#$ 7?%, /@$)µ5?, >/*6 *)@ C+x. J'*- .1>.-%  x +ci = x+cj (ci, cj # C, ci\cj ) ' ci= cj 5*).).

    • 

    B) S, B17/&)$*,% /- ?%,3)1-*%&>8 /@$)µ5?-8 >/*6 *6$ C+ x, C+y. J'*- F, 7/=@-: x + ci = y + cj ' y= x+ (ci + cj), µ- (ci+cj) # C ' N% x, y .1>.-% $, ,$0&)@$ /*#$ 7?%, /@$)µ5?,, 5*).) µ%58 &,% # @.'F-/0 µ,8 -7$,% '*% x, y ,$0&)@$ /- ?%,3)1-*%&>8 /@$)µ5?-8, *6$ C+ x &,% C+y.

    6.   ($ *) 5F1)%/X, x + y # C, *'*- )% x,y .-1%>=)$*,% /*#$ 7?%, /@$)X5?,.  ($ *) 5F1)%/X, x + y ∉ C, *'*- )% x,y .-1%>=)$*,% /- ?%,3)1-*%&>8 /@$)X5?-8.

    • 

     (.'?-%A#:  (’ /&>")8.  L/*6 '*% x, y # /*#$ 7?%, /@$)µ5?, >/*6 *)@ z+C&,% ,8 @.)*-F-7  '*% x+y ∉ C J'*-  %/=E-% x=z+c1, y=z+c2 ' x+y= (z+z) +(c1+c2) = 0 + c3 ' x+y=c3, c3 # C ' x+y # C, 5*).).

    • 

    Nµ)768 2%, Y’ /&>")8  >/*6 '*% x+y ∉ C &,%  ,8 @.)*-F-7  '*% x, y # /*#$ 

    7?%, /@$)µ5?, >/*6 *)@ z+C. ' &,*,"02)µ- .5"%  /*#$ x+y=c3, c3 # C' x+y # C, 5*).) 

     (.)&6?%&).)7#/# µ- 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    82/115

    !  L/*6 ) 21,XX%&'8 &C?%&,8 C &,% '*% >=)µ- µ-*5?)/# *#8 &6?%&08 ">A#8 x, .)@ )?#2-7  /*# "0K# *#8 ">A#8 y. J'*- >=)@X- *) .1'*@.) /35"X,*)8 - = x + y. ]1, %/=E-% &,% x = - + y &,% /@$-.C8 (I?%'*#*, 6) 7' 4:ND'@ D (6BF,=67 &?)4Q%,7@) (%' y (4+?KD8&% 4:N+)6DB':$)@ '*% ,.' y -$*).7/F#&- # &,*5""#"# /@$)µ5?,, ",µB5$-*,% @.'K# '*% .1'*@., /35"X,*)8 µ%&1)E B51)@8 ",XB5$)@$ =C1, X- *# µ-2,"E*-1# .%F,$'*#*, -

    ,.)&6?%&).)7#/# X>2%/*#8 .%F,$'*#*,8 ( (;+).!   I*O'- 0   µ 2/       # 62 & ,$ & 26 2 5 < 5/               H4    75  12;04 #     7,(       ?"(2H)$,(       

    1. [0K# *#8 ">A#8 y &,% @.)")2%/X'8 *#8 /@$)X5?,8 C + y.

    2. !.%")20 *#8 ">A#8 -, -"5=%/*)@ B51)@8, .)@ .-1%>=-*,% /*# /@$)X5?, C + y.

     ($ @.51=)@$ .-1%//'*-1-8 ">A-%8 *#8 /@$)X5?,8 C + y, µ- -"5=%/*) B51)8,*'*- /*#$ (+(;+) .-17.*6/# ,.)&6?%&).)7#/#8 µ>2%/*#8 .%F,$'*#*,8 -.%">2-*,% ,@F,71-*, X7, -A ,@*C$, -$C /*#$ .-17.*6/# *#8 ( ((;+),.)&6?%&).)7#/#8 M#*-7*,% -.,$5"#K# *#8 µ-*5?)/#8.

    3. H.)")2%/X'8 *#8 &6?%&08 ">A#8 x .)@ µ-*,?'F#&- .1)/F>*)$*,8 *# "#3F-7/, ">A# y X- *) .1'*@.) /35"X,*)8 -"5=%/*)@ B51)@8 -,

    ?#",?0, x = y + -.

    7 5

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    83/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- "6 &;     ! )7#85  I62&,$ &262 5A-%8 *)@ C (n,k,d) µ0&)@8 n, M=2k &,% c1=µ#?-$%&0 ">A#. G ?%5*,A# ?- ,@*0 -7$,% 2n-k x 2k µ- *%8 2n-k 21,µµ>8 $, 

    ,.)*-")E$ *%8 /@$)µ5?-8 *)@ C. J, B0µ,*, 2%, *)$ /=#µ,*%/µ' *#8 -7$,%:1. N% 2k &6?%&>8 ">A-%8 *)@ C *).)F-*)E$*,%  /*#$ 1# 21,µµ0 µ- *) .1C*) 

    /*)%=-7) *#8 21,µµ08 (,.' ,1%/*-15) $, ,.)*-"-7  # c1.

    2. Z8 .1C*) /*)%=-7) *#8 2#8 21,µµ08 -.%">2-*,% *) .1'*@.) /35"µ,*)8 -2 µ- *) -"5=%/*) B51)8 &,% *) ).)7) ?-$ @.51=-% 0?# 68 ">A# /*%8 6%=7A-%8 *#8 1#8 21,µµ08).

    3. J) B0µ, 2 -.,$,",µB5$-*,% µ- *)$ 7?%) *1'.) >68 '*)@ -A,$*"#F)E$ '"-8 )% ?%,3)1-*%&>8 ">A-%8 µ0&)@8 n , &5*% .)@ .1,&*%&5 /@µB,7$-% '*,$ /=#µ,*%/F-7  &,% # 2n-k 21,µµ0 *#8 ?%5*,A#8 

    ( ? 7 < 5?

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    84/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    85/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- //-1%8 /@$)X5?-8 *)@ C= {0000, 1010, 1101, 0111}, {0001, 1011,1100, 0110}, {0010, 1000, 1111, 0101} &,% {0100, 1110, 1001, 0011}.

    !  !5$ *C1, ) ?>&*#8 "5B-% *%8 ">A-%8 1110 &,% 1111, )% ).)7-8 ?-$ -7$,% &6?%&>8 ">A-%8 *'*- /Eµ36$, µ- *%8 +(;+ &,%  ((;+ >=)µ-:

    !  ($ "#3F-7  # ">A# 1110, *'*- ,3)E -$*).%/*-7  # /@$)X5?, /*#$ ).)7, 

    .-1%>=-*,%, ?#",?0 # *>*,1*#, -.%">2-*,% *) .1'*@.) B51)@8 X- *) µ%&1'*-1) B51)8, ?#",?0 *) 0100. !.)X>$68, /EX36$, X- *%8 +(;+ &,%  ((;+ /@X.-1,7$-*,% '*% µ-*,?'F#&- # ">A# 1110 + 0100 = 1010 # C.

    !  A#8 1111, ,3)E ?%,.%/*6F-7  '*% .-1%>=-*,% /*#$ 3# /@$)X5?,, .,1,*#1-7*,% '*% /- ,@*0 @.51=)@$ ?E) .1'*@., /35"X,*)8 X- *) -"5=%/*) B51)8, *, 0010 &,% 1000.

     – 

     ($ >=)@X- -3,1X)20 *#8  ((;+, M#*-7*,% -.,$,X-*5?)/# *)@ X#$EX,*)8.

     – 

     ($ -3,1X'M-*,% 'X68 # +(;+, ) ?>&*#8 -.%">2-% ,@F,71-*, >$, ,.' *, .1'*@., /35"X,*)8 X- *) -"5=%/*) B51)8, >/*6 *) 1000 &,% /@X.-1,7$-% -.)X>$68 '*% µ-*,?'F#&- # ">A# 1111 + 1000 = 0111.

    ( ? 7

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    86/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- A#.

    !  E$ '7574/          ?"($-' µ 2"   

    !   ($ x, y &,% - # Kn, %/=E)@$ :

    1. 

     ($ &,% X'$) ,$ x # C, *'*- x ⋅ H = 0.

    • 

     (.'?-%A#: " x # C ' x ⋅ H= (u ⋅ G) ⋅ H= u (G H)=u⋅ 0 =02.

     

     ($ &,% X'$) ,$ x &,% y # /*#$ 7?%, /@$)X5?,, *'*- x ⋅ H = y ⋅ H. R+2"(       $5*#$; 72  $ 2 /-%8 /35"µ,*)8 /*) - &,F)17M)@$ &,% *%8 ,$*7/*)%=-8 21,µµ>8 *)@ - .)@ -µ.">&)$*,% /*) 5F1)%/µ, *#8 (1)

    ( ? 7

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    87/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- =19BFµ01 

     –  N ,"2'1%Fµ)8 µ- -&*-*,µ>$# J@.%&0  9%5*,A# /@$)µ5?6$ >=-% ?E) ?@/&)"7-8,*#$ ,$,M0*#/# *#8 /@$)X5?,8 /*#$ ).)7, .-1%>=-*,% # "#3F-7/, ">A# &,% *#$ ,$,M0*#/# /*# /@$>=-%, *)@ .1'*@.)@ /35"X,*)8 X- *) -"5=%/*) B51)8.

     –   ($52 2%, ,.")E/*-1) *1'.) ,.)&6?%&).)7#/#8 µ- µ%&1'*-1# ,$52 2%, ,.)F#&-@*%&' =C1) 

    !  # I9'F,+,% 1 >=19BFµ01 µ67BD8  1% A-%8 X%,8 /@$)X5?,8 >=)@$ *) 7?%) /E$?1)X), *) /E$?1)X) ,@*' X.)1-7  $, =1#/%X).)%#F-7  ,$*7  *#8 /@$)X5?,8 2%, *)$ .1)/?%)1%/X' *#8.

     L*/%, ,1&-7  $, >=)@X- ,.' &5F- /@$)X5?, X'$) *) /E$?1)X' *#8 &,% *# ">A# X- 

    *) -"5=%/*) B51)8 ()?#2' *#8 /@$)X5?,8) 2%, ,.)&6?%&).)7#/# µ%,8 "#3F-7/,8 ">A#8 ]1,:

     –  G -&*-*,µ>$# J@.%&0  9%5*,A#  (.)&6?%&).)7#/#8 (µ- /@$)µ5?-8) µ.)1-7  $, ,.").)%#F-7  /-  .7$,&, .)@ .-1%>=-% µ'$)$ *, /E$?1)X, &,% *)@8 )?#2)E8 '"6$ *6$ /@$)X5?6$).

    (.)&6?%&).)7#/# µ-

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    88/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- 8 ,@F,71-*,  &,% *).)F-*-7*,% 68 ,$*7/*)%=)8 )?#2'8 /@$)µ5?,8 /*)$ .7$,&, ,$ -3,1X'M-*,% +(;+, -7*- ?-$ -.%">2-*,% &,X7, ,$ -3,1X'M-*,%  ((;+ &,% µ>$# &-$0 # ,$*7/*)%=# F>/# /*)$ +7$,&, *)$*,8 *# "#3F-7/, ">A# y X- *)$ )?#2' *#8 /@$)X5?,8 (*) .1'*@.) /35"X,*)8) -, ?#",?0 x = y + -.

    ( ? 7

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    89/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- $-8 J9(  (+7$,&-8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    90/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- 1F#&-,

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    91/115

     (.)&6?%&).)7#/# µ- $)@8 *)@8 +7$,&-8 &*# )% ">A-%8 y= 0110 &,% 1111, # ,.)&6?%&).)7#/0 *)@8 &,*5 +(;+ &,%  ((;+ >=-% 68 -A08:.

    !  H.)")27M)$*,% *, /E$?1)X, *6$ ">A-6$ .)@ -"03F#/,$  &,% -">2=)$*,% µ- B5/#  *)@8 ,$*7/*)%=)@8 )?#2)E8 *6$ /@$)X5?6$ *6$ +%$5&6$.

    $,, *, /E$?1)X, *6$ ">A-6$ .)@ -"03F#/,$ -7$,% 0110⋅G =01 &,% 1111⋅G = 10.

    !  A# 1111 ?-$ )?#2)Eµ-F, /- &5.)%) /@X.>1,/X,, -3'/)$ ?-$ @.51=-% ,$*7/*)%=)8 )?#2'8 &,% M#*-7*,% ,$,X-*5?)/#.

    ]/ #/# P1, C 4 ?7

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    92/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    93/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    94/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    95/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    96/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    97/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    98/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    99/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    100/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    101/115

    ]//# P1,µµ%&C$ 46?7&6$ 

     ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    102/115

    , -3, , 6/# / )@8 1,µµ )E8 C? -8

    (n,k,d) = n: µ0&)8 &6?%&08 ">A#8 *)@ Ck: ?%5/*,/# C

    d: -"5=%/*# ,.'/*,/# µ-*,AE &6?%&C$ ">A-6$  9%5/*,/# k *)@ C = P1,µµ>8 2-$$0*)1, G

     9%5/*,/# k *)@ C => 2k &6?%&>8 ">A-%8 

    ;0&)8 n =

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    103/115

     ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8 

    I9'F,+,D@ >=17µ)901:  ($ C -7$,% >$,8 /@/*#X,*%&'8 21,XX%&'8 &C?%&,8 (n,k,d) &,% x &,% y ?E) ">A-%8 -.7/#8 X0&)@8 n K#376$, *'*- %/=E)@$ ,$,3)1%&5 X- *%8 /@$)X5?-8 *, 

    ,&'")@F,:1) 45F- ">A# x .-1%>=-*,% /*# /@$)X5?, C + x ("'26 E.,1A#8 µ#?-$%&08 &6?%&08 ">A#8 /- 

    21,µµ%&)E8 &C?%&-8)

    2) J) ."0F)8 *6$ ">A-6$ /- X%, /@$)X5?, -7$,% 7/) X- *) ."0F)8 *6$ ">A-6$ *)@ &C?%&, C,?#",?0 |C + x| = |C| = 2k.

    3)  ($ X%, ">A# x .-1%>=-*,% /*# /@$)X5?, C + y, *'*- %/=E-% C + x = C + y, ?#",?0 &5F- ">A# *#8 /@$)X5?,8 *#$ .1)/?%)17M-%.

    4) N% ">A-%8 '"6$ *6$ /@$)µ5?6$ -7$,% ?%,3)1-*%&>8, 0 %/)?E$,µ,, &5F- ">A# x∈ 4n .-1%>=-*,% X'$) /- X7, /@$)X5?, *)@ C, ?#",?0 ?E) /@$)X5?-8 C + x &,% C+ y -7*- *,@*7M)$*,% -7*- ?-$ >=)@$ &,$>$, /*)%=-7) &)%$'.

    5) J) ."0F)8 *6$ ?%,3)1-*%&C$ /@$)X5?6$ *)@ &C?%&, C, ?%5/*,/#8 k, %/)E*,% X- 2n – k . ( (.' %?%'*#*, 4 ⇒ ."0F)8 /*)%=-76$ '"6$ *6$ /@$)µ5?6$= 2n ⇒ -3'/)$ ,.' %?%'*#*, 2, |C + x| = 2k *'*- ."0F)8 /@$)µ5?6$= 2n / 2k= 2n – k)

    6)  ($ *) 5F1)%/X, x + y C, *'*- )% x,y .-1%>=)$*,% /*#$ 7?%, /@$)X5?,.  ($ *) 5F1)%/X, x + y C, *'*- )% x,y .-1%>=)$*,% /- ?%,3)1-*%&>8 /@$)X5?-8. 

    ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    104/115

     ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8 

    !  /-%8 /*%8 ).)7-8 .1)&"0F#&,$ /35"X,*, &,*5 *# X-*5?)/#.

    P%, *#$ ,.)&6?%&).)7#/# ,1&-7  *) /E$?1)µ) &,% ) )?#2'8 *#8 /@$)µ5?,8 

     –  ==y+- (*) - ,$*%/*)%=-7  /*) /E$?1)µ) .)@ @.)")27/,µ-)

    N )?#2'8 *#8 /@$)µ5?,8 -7$,% # ">A# µ- *) µ%&1'*-1) B51)8 !

     

    N )?#2'8 *#8 /@$)µ5?,8 -7$,% *) .1'*@.) /35"µ,*)8 51, .-1%>=-*,% /*#$ /@$)µ5?, 

    ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    105/115

     ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8 

    ! +UN

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    106/115

     ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8 

    !  !3'/)$ *) .1'*@.) /35"µ,*)8 ()?#2'8 /@$)µ5?,8) .-1%>=-*,% /*#$ /@$)µ5?, &,% -3'/)$ ) ,1%Fµ'8 '"6$ *6$ ">A-6$ '"6$ *6$ /@$)µ5?6$ -7$,% 2n (2n-k * 2k) µ.)1)Eµ- $, 

    .,1,*#10/)@µ- *, -A08 ,$ -.%">A)@µ- µ%, &6?%&0 ">A# µ0&)@8 n µ- *) -"5=%/*) B51)8 (=1#/%µ).)%)Eµ- 2%, .,15?-%2µ, *) .,15?-%2µ, 4.20 *)@ B%B"7)@)

    !  G=

    !  0001*G = 01

    !  0010*G = 10

    !  0100*G = 11

    !  1000*G = 10

     (.' *, .,1,.5$6 B">.)@µ- '*% # &6?%&0 ">A# 0001 >=-% /E$?1)µ) 01, )% 0010 &,% 1000>=)@$ /E$?1)µ) 10 &,% ,$0&)@$ /*#$ 7?%, /@$)µ5?, &,% # 0100 >=-% /E$?1)µ) 11. 9#",?0 B17/&)@µ- ,&1%BC8 *, 7?%, µ- *) .,15?-%2µ, 4.20 =6178 $, =1-%,/*-7  $, @.)")27/)@µ- *%8 /@$)µ5?-8 

    !  >D 6DB86,0&+ 67= 7' (09'(:@ 4:ND'@ µD ,% D4)

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    107/115

     ($,&-3,",76/# /*)@8 P1,µµ%&)E8 4C?%&-8 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    108/115

    PU(;;I4NI 4Z9I4!

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    109/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8 (4C?%&-8 Hamming)

    !  RB'&QF@:  L$,8 &C?%&,8 X0&)@8 n = 2r  – 1 (r T2) &,% .7$,&, -">2=)@ %/)*%X7,8 G, *)@ ).)7)@ (G) )% 21,µµ>8 ,.,1*7M)$*,% ,.' '"-8 *%8 ?@$,*>8 X# X#?-$%&>8 ">A-%8 µ0&)@8 r, )$)X5M-*,% &B$ /          Hamming

        H;&2"/      2 r  – 1.

     –  G ?%5/*,/# k *)@ &C?%&, = n-r = 2r  – 1 – r &,% µ.)1-7  $, ?-%=F-7  '*% d=3.]1, µ.)1)E$ $, ?%)1FC/)@$ t=((d-1)/2)= 1 "5F)8 &,% $, ,$%=$-E/)@$ d-1=2 "5F# 

     –  r= ,1%Fµ'8 (."-)$,M'$*6$) bits %/)*%µ7,8  &,% ,1%Fµ'8 &6?%&C$ ">A-6$ (&,% 

    µ#$@µ5*6$) |C|= 2& = 2 2r 

     – r – 1  –  N 1@FX'8 ."#1)3)17,8 -$'8 ?@,?%&)E &C?%&, C X0&)@8 n -7$,% 7/)8 X- (1/

    n)log2|C| = [log2 (22r  – r – 1 )]/(2r  – 1)= (2r  – r – 1 )/(2r  – 1) !E&)", 3,7$-*,% 

    ,.' *# /=>/# '*% ) 1@Fµ'8 ."#1)3)17,8 ."#/%5M-% /*) 1 2%, @K#">8 *%µ>8 *)@ r

    !  ..=. N% .,1,&5*6 4C?%&-8 (n,k,r) -7$,% &C?%&-8 Hamming

    (7,4,3), (15,11,4), (31,26,5) ` ! 

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    110/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8 (4C?%&-8 Hamming)!

     

    !%B)9D';µ%: 4C?%&,8 Hamming (7,4,3)

    !  =-% /,$ 21,µµ>8 '"-8 *%8 µ# µ#?-$%&>8 ">A-%8 µ0&)@8 r=3, ?#":

     (.' *)$ +7$,&, H µ.)1-7  -E&)", $, ?-%=F-7  '*% d=3 µ%, &,% ,@*'8 -7$,% ) -"5=%/*)8 ,1%Fµ'8 21,µµC$ *)@ H *) 5F1)%/µ, *6$ ).)76$ %/)E*,% µ- µ#?>$.

     –  ..= 1# +2# +3# 21,µµ0 = [101]+[011]+[111] =[111]+[111]=[000]

    ! !.%.">)$ %/=E-% k= n-r=4 &,% |C|= 2&

     = 16

    P1,µµ%&)7 4C?%&-8 (4C?%&-8 Hamming)

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    111/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8 (4C?%&-8 Hamming)!  !%B)9D';µ% (&=1:A-%8 .)@ .1)&E.*)@$ ,.' *)$ G µ-*5 *)$ .)"//µ' *)@ µ- &5F- >$, ,.' *, 24 =16 µ#$Eµ,*, (">A-%8 µ0&)@8 4 bits)

    0000

    0001

    0010

    0011

    0000000

    0001011

    0010111

    0011100

    0100

    0101

    0110

    0111

    0100110

    0101101

    0110001

    0111010

    1000

    1001

    1010

    1011

    1000101

    1001110

    1010010

    1011001

    1100

    1101

    1110

    1111

    1100011

    1101000

    1110100

    1111111

    s t s t s t s t

    P1,µµ%&)7 4C?%&-8 (4C?%&-8 Hamming)

  • 8/18/2019 PLH22_OSS4_slides_2015_2016

    112/115

    P1,µµ%&)7  4C?%&-8 (4C?%&-8 Hamming)!   I62&,$ &262 5

  • 8/1