一种信息理论与编码的教学实验系统的制作方法

本发明属于信息理论与编码术领域，具体涉及一种信息理论与编码的教学实验系统。

背景技术：

“信息论与编码”是信息工程、通信工程等信息类专业一门重要的专业课，更是广大学习者学习通信系统和信息处理的知识基础。课程理论性强，概念抽象，教学内容结合了较多繁琐细致的数学推理和计算。课程的理论知识应用广泛，教学目标希望学生通过此课程掌握信息通信的基础理论和信源编码、信道编码及密码等方面的算法原理及其实践应用。但是由于课时较少，目前多数高校忽略了课程的实践性，教学方式多为课堂教学。实验课程在高等教育中的作用举足轻重，在为此，我们提出一种信息理论与编码的教学实验系统，是学生能够在合理应用理论、理论与实验相结合的环境中，可以有效地训练学生对实验方法、操作技能的掌握，实验教学来培养学生“发现问题、分析问题、解决问题”方面的拓展思维、激发创新精神。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种信息理论与编码的教学实验系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种信息理论与编码的教学实验系统，包括信息论编码实验教学软件系统，所述信息论编码实验教学软件系统包括信源编码系统、信道编码系统以及保密编码系统，所述信源编码系统包括无失真信源编码系统以及限失真信源编码系统，所述无失真信源编码系统包括哈夫曼编码、香农编码、费诺编码以及算术编码，所述限失真信源编码系统包括率失真函数、预测编码以及参数编码，所述信道编码系统包括线性分组码、循环码、卷积码以及rs码，所述保密编码系统包括经典密码、对称密码算法以及非对称密码算法。

优选的，所述预测编码包括帧间预测编码以及线性预测编码。

优选的，所述信息论编码实验教学系统为基于matlab的交互式信息论编码实验教学系统。

优选的，所述信息论编码实验教学系统将复杂的计算程序和代码设计以m语言回调函数文件的形式隐藏于后台，通过交互式界面调用这些函数，完成使用者需要的演示操作。

优选的，所述信息论编码实验教学系统操作包括获取用户界面上输入的参数以及信息序列、将字符串转换为数字或矩阵、点击pushbutton按钮触发回调函数后调用后台编码或译码程序以及通过赋值给指定控件句柄后用户界面显示输出结果。

优选的，所述信息论编码实验教学系统为离散通信系统，所述信源编码系统是随机整数产生器，所述信道编码系统是二进制对称信道。

本发明的技术效果和优点：该信息理论与编码的教学实验系统，实验系统紧扣教学内容，将复杂的计算程序和代码设计以m语言回调函数文件的形式隐藏于后台，通过交互式界面调用这些函数，完成使用者需要的演示操作。系统具有亲和美观、简单易用的界面，能够为学习者提供信息编码和译码的演示和过程分析。学生在使用过程中既可以通过每个子模块学习不同的算法原理，又可以根据所选择的编码方法，在交互式界面中输入各参数及不同的待编码序列，用以验证不同参数输入后的编、译码结果。另外，系统的扩展性极强，通过在主界面上加入控件，并合理设计相关回调函数便可以方便的加入新的编码算法。因此该实验系统能很好地满足实验需求。

附图说明

图1为本发明的信息论编码实验教学系统界面图；

图2为本发明的信息论编码实验教学系统框图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种信息理论与编码的教学实验系统，包括信息论编码实验教学软件系统，所述信息论编码实验教学软件系统包括信源编码系统、信道编码系统以及保密编码系统，所述信源编码系统包括无失真信源编码系统以及限失真信源编码系统，所述无失真信源编码系统包括哈夫曼编码、香农编码、费诺编码以及算术编码，所述限失真信源编码系统包括率失真函数、预测编码以及参数编码，所述信道编码系统包括线性分组码、循环码、卷积码以及rs码，所述保密编码系统包括经典密码、对称密码算法以及非对称密码算法。

具体的，所述预测编码包括帧间预测编码以及线性预测编码。

具体的，所述信息论编码实验教学系统为基于matlab的交互式信息论编码实验教学系统。

具体的，所述信息论编码实验教学系统将复杂的计算程序和代码设计以m语言回调函数文件的形式隐藏于后台，通过交互式界面调用这些函数，完成使用者需要的演示操作。

具体的，所述信息论编码实验教学系统操作包括获取用户界面上输入的参数以及信息序列、将字符串转换为数字或矩阵、点击pushbutton按钮触发回调函数后调用后台编码或译码程序以及通过赋值给指定控件句柄后用户界面显示输出结果。

具体的，所述信息论编码实验教学系统为离散通信系统，所述信源编码系统是随机整数产生器，所述信道编码系统是二进制对称信道。

该信息理论与编码的教学实验系统，实验系统紧扣教学内容，将复杂的计算程序和代码设计以m语言回调函数文件的形式隐藏于后台，通过交互式界面调用这些函数，完成使用者需要的演示操作。系统具有亲和美观、简单易用的界面，能够为学习者提供信息编码和译码的演示和过程分析。学生在使用过程中既可以通过每个子模块学习不同的算法原理，又可以根据所选择的编码方法，在交互式界面中输入各参数及不同的待编码序列，用以验证不同参数输入后的编、译码结果。另外，系统的扩展性极强，通过在主界面上加入控件，并合理设计相关回调函数便可以方便的加入新的编码算法。因此该实验系统能很好地满足实验需求，在促进学生对信息论编码算法的理解和融会贯通掌握并运用理论知识，培养学生的发散思维和创新意识，提高动手实践操作能力等方面有很大的帮助。另外，由于此系统功能齐全、交互性好，可以对具体参数的要求给出客观而准确的计算结果，能够提供信息编码和译码的演示和过程分析，因此系统在课堂教学中也得到使用，在传统理论教学的基础上，有效地提高了教师的教学效率，增强了理论与实践相结合的教学效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公了一种信息理论与编码的教学实验系统，包括信息论编码实验教学软件系统，所述信息论编码实验教学软件系统包括信源编码系统、信道编码系统以及保密编码系统，所述信源编码系统包括无失真信源编码系统以及限失真信源编码系统，所述无失真信源编码系统包括哈夫曼编码、香农编码、费诺编码以及算术编码，所述限失真信源编码系统包括率失真函数、预测编码以及参数编码，所述信道编码系统包括线性分组码、循环码、卷积码以及RS码，所述保密编码系统包括经典密码、对称密码算法以及非对称密码算法。本发明有效地提高了教师的教学效率，增强了理论与实践相结合的教学效果。

技术研发人员：黄文锋;周睿
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2019.06.18
技术公布日：2019.09.24