信息论与编码课程项目.zip资源-CSDN文库

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《信息论与编码课程项目》是一个综合性的学习资源，它涵盖了信息论与编码领域的核心概念和技术。这个项目包括了一系列的MATLAB程序文件，用于实践和理解理论知识。 1. **信息论基础**：信息论是研究信息的度量、处理、传输和存储的科学。在本项目中，学生可以通过`sova.m`、`logmapo.m`等脚本深入理解信息熵、互信息、信源编码等基本概念。这些脚本可能实现了如香农熵的计算，以及源编码过程的模拟。 2. **信道编码**：信道编码是为提高数据在传输过程中的可靠性而引入的错误检测和纠正机制。`rsc_check_sequence.m`可能涉及到卷积码的生成，而`bin_state.m`可能与二进制状态图的构建有关。`encode_bit.m`可能用于实现比特的前向错误校正编码。 3. **纠错编码**：`trellis.m`通常与分形码或卷积码的树状结构有关，用于表示编码的各个状态转换。这种技术能帮助系统在数据传输过程中检测并纠正错误。 4. **涡轮码与解码**：`turbo_demultiplex.m`涉及到涡轮码的解复用过程，这是一种强大的纠错编码技术，具有接近香农极限的性能。解码过程可能包含了交织、软输入软输出（SISO）算法，如SOVA（Soft Output Viterbi Algorithm）和Log-MAP（Log-Maximum A Posteriori）。 5. **状态机模型**：`int_state.m`可能涉及状态机的内部状态管理，这是理解码字生成和解码过程的关键。通过这个项目，学生不仅可以理论学习，还能动手实践，比如编写代码来实现各种编码和解码算法，这对于加深对信息论与编码原理的理解至关重要。此外，`信息论与编码课程项目.docx`文档可能是项目的详细指南，包括了项目目标、步骤说明、理论背景和评估标准，对于指导学习非常有帮助。这个项目旨在帮助学生掌握如何利用信息论和编码技术来提高通信系统的效率和可靠性，同时培养他们的编程能力和问题解决技巧。通过实际操作，学习者可以更好地理解理论知识，并将之应用到实际问题中。

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信息论与编码课程项目.zip （14个子文件）

project5.m 2KB

sova.m 4KB

project4.py 5KB

rsc_check_sequence.m 615B

project3.py 9KB

project2.py 4KB

encode_bit.m 652B

project1.py 4KB

logmapo.m 3KB

信息论与编码课程项目.docx 72KB

int_state.m 280B

trellis.m 2KB

turbo_demultiplex.m 302B

bin_state.m 435B

项目 1-4 不要求字数，直接在系统提交。

期末课程论文上交打印稿一份，同时要在系统提交电子稿。

期末课程论文按照模板格式写作，某些章节如果涉及不到可以省略。

每一份电子文档命名格式为：学号-姓名-项目名

期末论文提交截止日期：第十六周周五下午五点。请学委收齐打印版交到办公室。

项目一：信源熵的计算

1、基本要求：编写计算离散随机变量的熵、联合熵、条件熵、互信息的 Matlab

程序。

2 、输入：信源分布

}

{

1 2

, , ,

p p pL L

，信道转移概率矩阵。其中

11 12 1

21 22 2

1 2

m m mn

p p p

æ ö

ç ÷

è ø

L L L L

( | ), 1

ij j i ij

p p y x p

= =

；

3、输出：信源熵

( )H X

，条件熵

( | ), ( | )H X Y H Y X

，联合熵

( )H XY

，互

信息。

4、验证程序的正确性。利用下表中的数据进行测试.

1/4

1/18

11/36

1/18

1/3

1/18

4/9

1/18

7/36

1/4

11/36

4/9

1/4

5、自学图像熵的相关概念，并应用所学知识，使用 matlab 求解图像熵。

图像熵计算过程：

1) 输入一幅图像，并将其转换成灰度图像。

2) 统计出图像中每个灰度阶象素概率。

3) 计算出一幅图像的一维熵。

项目二：信道及其容量

本设计要求掌握互信息与二元对称信道 BSC 的信道容量计算方法。对于二元对称

信道的输入概率空间为

信道为

1、要求程序能够判断信道矩阵是否为对称。

2、如果是对称矩阵则计算信道容量。绘制当从 0 到 1 之间变化时的信

道容量曲线。

3、计算其平均互信息，绘制当

从 0 到 1 之间变化时的平均互信息熵曲线.

项目三：信源编码

1、随机产生一组不少于 1000 码元的二进制序列并进行 Huffman 编码与解码；利

用 Matlab, C 或者其他编程语言计算信源 Huffman 编码的平均码长和编码效率。

2、选择一篇较长的自然科学文章（英文、不少于 10 页），以扩展的 ASKII 码作

为初始化字典的词条，即字典的 0-255 项预置为 ASKII 的全部 8 位字符。试用 LZW

算法将文档压缩，再解压缩。

项目四：信道编码

本设计要求利用 MATLAB 或其他编程语言生成信号源序列，信道噪声，实现

循环码编解码过程。

（1）已知（10，6）系统循环码的生成多项式为：

(

+1，

请设计该循环码的编码器。

（2）输入随机码元序列长度至少 1000 位。

0,1

( ) , 1

w w w

é ù é ù

ê ú ê ú

= -

ë û ë û

P x

（3）按照错误概率 Pe 随机产生差错图样，得到实际接收码字。

（4）根据接收到的码字进行译码，计算误码率。

（5）调整 Pe 的大小，画出误码率与 Pe 之间的关系曲线。

期末项目：Turbo 码的仿真实现

给定 Turbo 码参数：

码率 1/3

传输函数

(

) = [1, g1(D)/g0(D)]

(

) = 1 +

(

) = 1 +

移位寄存器的初始值为 0

Input

Turbo code internal

interleaver

Output

1st constituent encoder

2nd constituent encoder

�

基本设计思路及要求：

（1）读入不少于 100 字符的文本文件作为数据源，可以将 ASCII 码转化为二

进制再使用。也可以随机产生一组不少于 1000 码元的二进制序列（提

示：randint）。

（2）采用 1/3 码率的 Turbo 码，通过高斯白噪声(AWGN)信道，分别采用 LOG-

MAP 和 SOVA 译码，迭代 1-5 次。

加入噪声的方法供参考。

方法 1：直接仿真二进制序列噪声，原理与循环码相同，即给定 Pe，产生一组

符合 Pe 的二进制序列。噪声序列与卷积码序列相加之后送入 Viterbi 译码器进

行硬判决译码。

方法 2，用 BPSK 调制方式调制信号，加入信道噪声（高斯白噪声，给出信噪比

SNR）后再经过 BPSK 解调制后送入 Viterbi 译码器进行硬判决译码。

（3）误码统计后输出。

（4）分别画出两种译码算法的误码率曲线。

（5）编码算法需要自己实现，译码算法可以直接调用现有的代码。

附录：例程

% This script simulates the classical turbo encoding-decoding system.

% It simulates parallel concatenated convolutional codes.

% Two component rate 1/2 RSC (Recursive Systematic Convolutional)

component encoders are assumed.

% First encoder is terminated with tails bits. (Info + tail) bits are

scrambled and passed to

% the second encoder, while second encoder is left open without tail

bits of itself.

% Random information bits are modulated into +1/-1, and transmitted

through a AWGN channel.

% Interleavers are randomly generated for each frame.

% Log-MAP algorithm without quantization or approximation is used.

% By making use of ln(e^x+e^y) = max(x,y) + ln(1+e^(-abs(x-y))),

% the Log-MAP can be simplified with a look-up table for the correction

function.

% If use approximation ln(e^x+e^y) = max(x,y), it becomes MAX-Log-MAP.

% MPRG lab, Virginia Tech.

% for academic use only

clear all

% Write display messages to a text file

diary turbo_logmap.txt

% Choose decoding algorithm

dec_alg = input(' Please enter the decoding algorithm. (0:Log-MAP,

1:SOVA) default 0 ');

if isempty(dec_alg)

dec_alg = 0;

end

% Frame size

L_total = input(' Please enter the frame size (= info + tail, default:

400) ');

if isempty(L_total)

L_total = 300; % infomation bits plus tail bits

end

% Code generator

g = input(' Please enter code generator: ( default: g = [1 1 1; 1 0

1 ] ) ');

if isempty(g)

g = [ 1 1 1;

1 0 1 ];

end

%g = [1 1 0 1; 1 1 1 1];

%g = [1 1 1 1 1; 1 0 0 0 1];

[n,K] = size(g);

m = K - 1;

nstates = 2^m;

%puncture = 0, puncturing into rate 1/2;

%puncture = 1, no puncturing

puncture = input(' Please choose punctured / unpunctured (0/1): default

0 ');

if isempty(puncture)

puncture = 0;

end

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