Matlab信源编码的仿真研究(3)

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2.Matlab与Simulink概述

Matlab是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Matlab已经广泛用于理工科大学从高等数学到几乎各门专业课程中，成为这些课程进行虚拟实验的有效工具。

MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。

Simulink是Matlab中的一个建立系统方块图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模，仿真结果进行分析的软件包。使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模，并且进行基于时间流的系统级仿真，是的仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。并且仿真结果可以近乎“实时”地通过可视化模块，如示波器模块、频谱仪模块以及数据输入输出模块等显示出来，使得系统仿真工作大为方便。

Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

3信源编码

通信的根本问题是如何将信源输出的信息在接收端的住宿处精确或近似地复制出来。因为信源编码是产生信源有效数据的源头，利用信源的同济特性，接触信源的相关性，去掉信源的冗余信息，以达到压缩的信息率，提高通信系统有效性的目的。通信网的最出目的是用来传送通话，对语音信号来说，既可以采用模拟调制方式，也可以采用数字调制方式。模拟信号调制直接对语音信号进行幅度或频率调制，其优点是实现简单。在数字调制过程中，语音信号首先通过一个量化编码器，把连续的语音新号转换成离散的数字信号，然后再对数字信号进行调制。接收端接收到信号，通过相反的变换过程，由量化解码器把数字序列还原成语音信号。

离散信源编码分为等长编码和不等长编码，不等长编码也叫变长编码。等长编码很简单，但是编码效率比较低。为了提高编码效率，需要对信源冗余度进行压缩，于是常采用不等长统计编码方法达到信息压缩的目的。

信源编码的基础是信息论中的两个编码定理：无失真编码定理和限失真编码定理。其中无失真编码定理是可逆编码的基础。可逆是指当信源符号转换成代码后，可从代码无失真地恢复信源符号。当已知信源符号的概率特性时，可计算它的符号熵，这表示每个信源符号所载有的信息量。编码定理不但证明了必定存在一种编码方法，可使代码的平均长度可任意接近但不低于符号熵，而且还阐明达到这目标的途径，就是使概率与码长匹配。无失真编码或可逆编码只适用于离散信源。对于连续信源，编成代码后就无法无失真地恢复原来的连续值，因为后者的取值可有无限多个。此时只能根据率失真编码定理在失真受限制的情况下进行限失真编码。信源编码定理出现后，编码方法就趋于合理化。