信息论实验.docx
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信息论实验
实验一模拟信号取样仿真
实验目的：
信源编码是产生信源有效数据的的源头，利用信源的统计特性，解除信源的相关性，去掉信源的冗余信息，以达到压缩信源的信息率的目的。
本实验通过仿真来演示模拟信号的取样。
实验内容：
通过MATLAB/Simulink软件对正弦模拟信号转化为离散信号进行仿真。
图1模拟信号取样仿真框图
设置参数：
1.SineWave（正弦信号发生器）
位置：
Simulink\Sources
参数名称
参数值
Sinetype
Timebased
Amplitude
1
Bias
0
Frequency
2*pi
Phase
0
Sampletime
0
2.PulseGenerator（脉冲信号发生器）
位置：
Simulink\Sources
参数名称
参数值
Pulsetype
Timebased
Amplitude
1.5
Period
0.025
Pulsewidth
50
Phasedelay
0
3.Constant（常数）
位置：
Simulink\Sources
参数名称
参数值
Constantvalue
[20-3.3]
4.Scope（示波器）
位置：
Simulink\Sinks
参数名称
参数值
Timerange
1
Sampling
0.0005
Y-max
3.5
Y-min
-3.5
仿真结果
图2正弦波及脉冲信号波形示波器显示图
实验二信源编码中压缩算法—DCT变换函数的应用
实验目的：
信源编码以去除消息中的自然剩余来提高信息传输的有效性为目的。
基于DCT压缩算法在信源编码中广泛应用，本实验通过离散余弦变换实现对图像的压缩，以及通过逆离散余弦变换实现对压缩后图像的重构。
实验内容：
1.输入图像，DCT变换实现图像压缩；
2.将输入图像划分成8*8的图像块，计算其DCT系数；
3.通过DCT系数对图像块实现逆DCT重构。
源代码如下：
I=imread（'cameraman.tif'）;%读入图像
I=im2double（I）;J=dct2（I）;
imshow（J）
I=imread（'cameraman.tif'）;
I=im2double（I）;
T=dctmtx（8）;%产生DCT变换矩阵
B=blkproc（I,[88],'P1*x*P2',T,T'）;%计算二维DCT
mask=[11110000
11100000
11000000
10000000
00000000
00000000
00000000
00000000];
%二值掩膜，用以压缩DCT的系数
B2=blkproc（B,[88],'P1.*x',mask）;
%只保留DCT的10个系数
I2=blkproc（B2,[88],'P1*x*P2',T',T）;
%逆DCT变换，用来重构图像
imshow（I）,figure,imshow（I2）
实验结果：
实验三信道编码—线性分组码、Hamming码仿真以及循环码、卷积码编解码实验
1.线性分组码、Hamming码仿真实验
实验目的：
线性分组码是最重要也是使用最广的分组码。
通过本实验仿真，掌握线性分组码码字空间的确定方法以及线性分组码的最小码重。
Hamming码是一种很常用的线性分组码，对于二进制的Hamming码，能够纠正所有单比特错误。
了解Hamming码的编码。
实验内容：
1、（7，3）线性分组码的生成矩阵如下所示，确定其码字空间，以及该码的最小码重。
G=1001110
0100111
0011101
实现的MATLAB源代码为：
clear;
k=3;
fori=1:
2^k
forj=k:
-1:
1
ifrem（i-1,2^（-j+k+1））>=2^（-j+k）
m（i,j）=1;
else
m（i,j）=0
end
end
end
%定义生成矩阵G
g=[1001110;
0100111;
0011101];
%产生码字空间
c=rem（m*g,2）;
%找出最小汉明距离
d_min=min（sum（（c（2:
2^k,:
））））
2、Hamming码编码：
源程序为：
hammgen（3）;
clear;
m=3;
[h,g,n,k]=hammgen（m）;
msg=randint（100,k,[0,1]）;
code=encode（msg,n,k,‘hamming/binary’）
变量code中返回编码后的信号序列
实验结果：
m=
000
m=
000
m=
000
m=
000
001
m=
000
001
m=
000
001
000
m=
000
001
010
m=
000
001
010
011
m=
000
001
010
011
000
m=
000
001
010
011
000
m=
000
001
010
011
100
001
m=
000
001
010
011
100
101
000
d_min=
4
2.循环码、卷积码编解码实验
实验目的：
循环码是线性码的一个重要子类，它的码字具有循环性。
也就是说，它的任一码字无论是向左移还是向右移，无论多少位，所得到的码字仍然是可用的。
通过本实验，知道循环码的编码和解码。
卷积码在把k0个输入比特序列编为长度为n0的编码输出序列的时候，编码输出序列不仅和当前输入比特序列有关，还和编码器先前输入的信息比特序列有关。
通过本实验，了解卷积码的编码。
实验内容：
1、循环码编码、解码、计算误码率MATLAB源程序：
n=3;
k=2;
msg=randint（100,k,[0,1]）;
code=encode（msg,n,k,‘cyclic/binary’）;
noisycode=rem（code+randerr（100,n,[01;.7.3]）,2）;%加噪
newmsg=decode（noisycode,n,k,‘cyclic’）;%解码
[number,ratio]=biterr（newmsg,msg）;%计算误码率
disp（[‘Thebiterrorrateis’,num2str（ratio）]）
%误码率将显示在命令窗口中
执行，在commandwindow窗口中将显示：
>〉Thebiterrorrateis0.11
2、对消息序列：
10011100110000111进行卷积编码
其MATLAB源代码如下：
clear;
msg=[1001110011000011100];
L=3;%抑制长度
CodeGenerator=[457];%多项式描述
trellis=poly2trellis（L,CodeGenerator）;%转换为网格图描述
[code,final_state]=convenc（msg,trellis）
实验结果：
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