《信息论与编码》32教学大纲

成都理工大学工程技术学院

《信息论与编码》课程教学大纲

电信系信息工程教研室主编

2009年10月

—、课程适用层次、专业与参考学时、学分，课程编码

1、适用层次：本科生

2、适用专业：信息工程专业、通信工程专业

3、参考学时、学分：32学时、2学分

4、课程编码：0101C201

二、课程的性质、目的和任务

1、课程的性质：信息的概念和研究范围不断扩大和深化，已迅速渗透到相关学科领域，如无线电技术、自动控制、人工智能、信号与信息处理、网络技术、计算机技术等等，信息论是信息科学和技术的基础理论，信息论与编码是信息工程和通信工程等相关专业的专业限选课程。

2、课程目的和任务：通过本课程的学习，使学生对信息理论和编码理论有一个比较全面和系统的了解，掌握信息论的基本概念、基本理论和基本分析方法，掌握基于香农编码理论的一些信道和信源编码方法，具体包括香农编码、费诺编码、哈夫曼编码、线性码、循环玛、BCH和RS码、卷积码等，为从事信息科学的研究和应用打下坚实的基础。

三、课程内容的基本要求、重点和难点

1、课程基本要求

掌握各种信息量和熵的计算方法及物理含义，离散平稳信源和马尔可夫信源的特点，理解几种特殊连续信源的信源熵和离散无失真信源编码定理。

2、课程的重点和难点

课程的重点：信息的概念和信息论研究的主要内容，平均互信息的定义和性质、各种熵的定义及其之间的关系、离散平稳信源条件熵和极限熵、马尔可夫信源的特点及其极限熵的求解，信道容量的含义，率失真函数的含义，香农编码、费诺编码、哈夫曼编码，三种典型的译码规则、线性分组码、循环码的生成矩阵和编码电路、BCH码、RS码、卷积码的四种描述方法和维特比译码算法。

课程的难点：各种熵的定义及其之间的关系，信道容量的含义，率失真函数的含义，哈夫曼编码，循环码的生成矩阵和编码电路、BCH码、RS码、卷积码的四种描述方法和维特比译码算法。

3、先修课程：线性代数、概率论

四、课程内容与学时分配表

五、课程教学内容和教学基本要求

第一章概论

本章理论教学2学时，习题0次，实验0次，共2学时。

教学目的：信息的概念、信息的性质、信息的分类、模拟通信系统、数字通信系统、信息论的发展简史、信息论的研究内容、编码技术的发展等等。

教学重点：信息的概念和信息论研究的主要内容。

主要教学内容及要求：理解信息的概念，了解通信系统模型、信息论的发展简史、信息论的研究内容、编码技术的发展。

第二章信源熵

本章理论教学6学时，习题0次，实验0次，共6学时。

教学目的：信源的数学模型、信源符号的自信息量、条件自信息量、联合自信息量、互信息及其性质、信源熵及其主要性质、联合熵、条件熵、平均互信息的定义和性质、各种熵之间的关系、平均互信息的凸函数性、数据处理定理、序列信源的熵、离散平稳信源条件熵和极限熵、马尔可夫信源的特点及其极限熵的求解、冗余度、信息变差的含义、连续信源的信源熵的含义、最大连续熵定理和离散无失真信源编码定理等等。

教学重点：平均互信息的定义和性质、各种熵的定义及其之间的关系、离散平稳信源条件熵和极限熵、马尔可夫信源的特点及其极限熵的求解。

教学难点：各种熵之间的关系、最大连续熵定理和离散无失真信源编码定理。

主要教学内容及要求：掌握各种信息量和熵的计算方法及物理含义，离散平稳信源和马尔可夫信源的特点，理解几种特殊连续信源的信源熵和离散无失真信源编码定理。

第三章信道容量

本章理论教学4学时，习题0次，实验0次，共4学时。

教学目的：信道容量的含义、几种特殊信道的信道容量计算公式、连续信道的信道容量、香农公式、信道编码定理、模拟信道容量的证明。

教学重点：信道容量的含义、模拟信道容量的证明。

教学难点：信道容量的含义。

主要教学内容及要求：理解信道容量的含义、信道的分类与描述、具有一一对应关系的无噪信道的信道容量、具有扩展性能的无噪信道的信道容量、具有归并性能的无噪信道的信道容量、强对称离散信道的信道容量、对称离散信道的信道容量、连续信道的信道容量、模拟信道容量的证明、信道编码定理。

第四章信息率失真函数

本章理论教学4学时，习题0次，实验0次，共4学时。

教学目的：率失真函数的含义和性质、保真度准则下的信源编码定理。

教学重点：率失真函数的含义、保真度准则下的信源编码定理。

主要教学内容及要求：理解保真度准则下的信源编码定理、率失真函数的定义域、率失真函数的性质即下凸性，连续和单调递减性，了解离散信源和连续信源的率失真函数的参量表达式。

第五章信源编码

本章理论教学4学时，习题0次，实验0次，共4学时。

教学目的：理解信源编码的作用和实现方法，掌握香农编码、费诺编码、哈夫曼编码。

教学重点：信源编码的作用，香农编码、费诺编码、哈夫曼编码。

教学难点：定长编码定理和变长编码定理的含义。

主要教学内容及要求：理解等长编码定理、变长编码定理、码树图、平均码长、编码效率、均匀量化和非均匀量化的基本思路，掌握香农编码、费诺编码和哈夫曼编码方法。

第六章信道编码

本章理论教学12学时，习题0次，实验0次，共12学时。

教学目的：信道编码的作用及分类、译码规则及其选择原则、线性分组码、循环码、BCH 码、RS码、卷积码等。

教学重点：三种典型的译码规则、线性分组码、循环码的生成矩阵和编码电路、BCH码、RS码的编解码、卷积码的四种描述方法和维特比译码算法。

教学难点：线性分组码的生成矩阵、循环码和卷积码。

主要教学内容及要求：掌握信道编码的作用和分类、突发错误和随机错误、奇偶校验码，重复消息位编码，汉明距离及纠检错能力，掌握最小错误概率译码准则、极大似然译码准则、最小距离译码准则、信道编码的原则以及抗干扰信道编码定理、纠错码及纠错能力、线性分组码、汉明码、循环码的定义和描述、循环码的生成矩阵和编码电路、系统循环码、BCH码、RS码的编解码、卷积码的四种描述方法和维特比译码算法。

六、课程考核办法

1.考核方式：闭卷考试

2.成绩构成：卷面分数占80％，平时考核占20%

3.成绩记载方式：采用百分制的记分方式

七、教材及参考书目

教材：《信息论与编码》，陈运著，电子工业出版社，2007.9

参考书目：

（1）《信息论与编码》，姜丹，中国科学技术出版社，2001

（2）《信息论——基础理论与应用》，傅祖芸，电子工业出版社，2001

（3）《纠错码——原理与方法（修订版）》王新梅，肖国镇，西安电子科技大学出版社，2001

编写单位：信息工程教研室

编写人：刘晓丽

信息论与编码知识点总结

信息论与编码知识点总结 信息论与编码 随着计算机技术的发展，人类对信息的传输、存储、处理、交换和检索等的研究已经形成一门独立的学科，这门学科叫做信息论与编码。我们来看一下信息论与编码知识点总结。 二、决定编码方式的三个主要因素 1。信源—信息的源头。对于任何信息而言，它所包含的信息都是由原始信号的某些特征决定的。 2。信道—信息的载体。不同的信息必须有不同的载体。 3。编码—信息的传递。为了便于信息在信道中的传输和解码，就需要对信息进行编码。三、信源编码（上） 1。模拟信号编码这种编码方式是将信息序列变换为电信号序列的过程，它能以较小的代价完成信息传送的功能。如录音机，就是一种典型的模拟信号编码。 2。数字信号编码由0和1表示的数字信号叫做数字信号。在现实生活中，数字信号处处可见，像电话号码、门牌号码、邮政编码等都是数字信号。例如电话号码，如果它用“ 11111”作为开头，那么这串数字就叫做“ 11”位的二进制数字信号。数字信号的基本元素是0和1，它们组成二进制数，其中每一个数码都是由两个或更多的比特构成的。例如电话号码就是十一位的二进制数。 我们平常使用的编码方法有： A、首部-----表明发送者的一些特征，如发送者的单位、地址、性别、职务等等B、信源-----表明信息要发送的内容C、信道-----信息要通过的媒介D、信宿-----最后表明接受者的一些特征E、加密码----对信息进行加密保护F、均

匀量化----对信息进行量化G、单边带----信号只在一边带宽被传输H、调制----将信息调制到信号载波的某一特定频率上I、检错---- 信息流中若发生差错，则输出重发请求消息 ，比如表达公式时，可写成“ H=k+m-p+x”其中H=“ X+m-P-k”+“ y+z-p-x”+“ 0-w-k-x”，这样通过不断积累，就会发现：用无 限长字符可以表达任意长度的字符串；用不可再分割的字符串表达字符串，且各字符之间没有空格等等，这些都表明用无限长字符串表达字符串具有很大的优越性，它的许多优点是有限长字符串不能取代的。同样的，在无线传输中也应采用无限长字符串作为无线数据帧的一个字符。用有限长字符串表达字符串，可提高信息存储容量，减少通信系统中数据传输的带宽，减少频谱占用的面积。

《信息论与编码》教学大纲

《信息论与编码》教学大纲 一课程简介 课程编号：04254002 课程名称：信息论与编码 Informatics & Coding 课程类型：基础课必修课 学时：32 学分：2 开课学期：第六学期 开课对象：通信、电子专业 先修课程：概率论与数理统计、信号与系统、随机信号原理。 参考教材：信息论与编码，陈运，周亮，陈新，电子工业出版社，2002年8月 二课程性质、目的与任务 信息论在理论上指出了建立最佳编码、最佳调制和最佳接收方法的最佳系统的理论原则，它对通信体制和通信系统的研究具有指导意义。提高信息传输的可靠性和有效性始终是通信工作所追求的目标。因此，信息论与编码是从事通信、电子系统工程的有关工程技术人员都必须掌握的基本理论知识。 内容提要：本课程包括狭义相对论和提高通信可靠性的差错控制编码理论。信息论所研究的主要问题是在通信系统设计中如何实现有效性和可靠性。 三教学基本内容与基本要求 本课程总学时为32。其中理论教学为28，实验学时为4。 主要的理论教学内容包括：离散信源和连续信源的熵、条件熵、联合熵和平均互信息量的概念及性质；峰值功率受限和平均功率受限下的最大熵定理和连续信源熵的变换；变长码的霍夫曼编码方法，熟悉编码效率和平均码长的计算；最大后验概率准则和最大似然译码准则等。 实验内容主要包括：离散无记忆信道容量的迭代算法，循环码的编译码。 四教学内容与学时分配 第3章离散信源无失真编码

第6章网络信息论 （教学要求：A—熟练掌握； B—掌握； C—了解） 五实习、实验项目及学时分配 1．离散无记忆信道容量的迭代算法 2学时 要求用Matlab编写计算离散信道容量的实用程序并调试成功，加深对信道容量的理解。 2．循环码的编译码 2学时 要求用Matlab编写程序，用软件完成循环码的编译码算法。 六教学方法与手段

《信息论与编码》课程实验指导书

成都理工大学 课程实验指导书 信息管理学院 信息与计算科学系编

目录 1 课程实验目的 (1) 2 课程实验要求 (1) 2.1 课程实验准备要求 (1) 2.2 课程实验过程要求 (1) 2.3 课程实验报告要求 (1) 2.4 课程实验考核要求 (2) 3 课程实验内容 (3) 项目一二维随机变量信息量的计算 (3) 项目二简单信源编码方法实现 (3) 项目三典型信道容量计算方法实现 (4) 项目四静态图像压缩方法实现 (4) 附录1 课程实验报告格式 (6) 附录2 《信息论与编码》课程实验教学大纲 (9)

1 课程实验目的 本课程是一门实践性很强的专业基础和核心课程，根据课程理论教学的需要安排了8 学时的配套实验教学，主要内容涉及信息度量的计算方法、典型信源编码方法、典型信道容量计算方法和数据压缩方法四个实验，这四个实验的开设一方面有助于学生消化、巩固课程理论教学的知识，另一方面又可培养学生实践动手能力，同时为后续课程做好准备。 2 课程实验要求 2.1 课程实验准备要求 （1）课程实验主要为设计性实验，要求学生熟悉掌握在VC环境下编写和调试C++程序的方法。 （2）要求学生在实验前复习实验所用到的预备知识。可以查阅教材或者相关的参考资料，这需要学生有自主的学习意识和整理知识的能力。 （3）根据实验项目，设计相关的数据结构和算法，再转换为对应的书面程序，并进行静态检查，尽量减少语法错误和逻辑错误。上机前的充分准备能高效利用机时，在有限的时间内完成更多的实验内容。 2.2 课程实验过程要求 （1）生成源代码。将课前编写好的书面代码，利用VC自带的编辑器尽快输入为转换为源代码； （2）程序调试和软件测试。要求学生熟练掌握调试工具，调试正确后，认真整理源程序和注释，给出带有完整注释且格式良好的源程序清单和结果。 （3）完成实验报告。根据实验内容和完成情况，按照附件1给定的格式完成课程实验报告的编写。 2.3 课程实验报告要求 在每次课程实验后要及时进行总结和整理，并编写课程实验报告。报告格式

《信息论与编码理论》教学大纲

教学大纲 课程编号：0121016 课程总学时：46学时 先修课程：概率论与随机过程开课院系：通信工程学院学分：3学分 课程性质：必修 开课学期：第五学期 适用专业：通信工程、电子信息工程、信息安全 一、课程的基本要求以及在教学计划中的地位与作用 应掌握数字通信系统的基本原理和理论，掌握无失真信源编码的编码方法及信道编码的基本概念和编译码方法。该课程属通信学科的专业基础课程，是更好掌握其它专业课的必备基础。 二、课程内容和学时分配 1、引论：通信系统模型、Shannon信息论的中心问题（2学时）。 2、信息量和熵：离散随机变量的熵、平均互信息，连续随机变量的互信息和相对熵、互信息和相对熵，互信息的凸性（10学时）。 3、离散信源无失真编码：离散无记忆源的等长编码与不等长编码，Huffman编码，算术编码，LZ编码（12学时）。 4、信道容量：离散无记忆信道、组合信道、时间离散无记忆、连续信道、波形信道（8学时）。 5、离散信道编码定理（4学时）。 6、信道编码：线性分组码（8学时）。 7、总结及发展：（2学时）。 三、教材与参考书目 [1] 王育民、梁传甲编著《信息与编码理论》，西北电讯工程学院出版社，1986 [2] 王新梅肖国镇编著，《纠错码——原理与方法》，西安电子科技大学出版社 [3] 吴伟陵编著《信息处理与编码》，人民邮电出版社，1999 [4] 姜丹等编著《信息理论与编码》，中国科学技术大学出版社，1992 [5] 周炯槃著《信息论基础》，人民邮电出版社，1983 [6] [美]林舒、科斯特洛著，王育民、王新梅译，《差错控制编码、基础与应用》，

人民邮电出版社 [7] 王新梅编著，《纠错码与差错控制》，人民邮电出版社

《信息论与编码基础》课程标准

《信息论与编码基础》课程标准 （执笔人：雷菁审阅学院：电子科学与工程学院） 课程编号：0810313 英文名称：Introduction to Information Theory and Coding 预修课程：概率论与数理统计、通信原理、信号处理与系统，随机信号分析与处理 学时安排：50学时，其中讲授44学时，实践4学时，考核2学时。 学分：2.5 一、课程概述 （一）课程性质地位 本课程是通信、电子、信息专业的专业基础课程。它集中了数字通信的基本理论：信息论基础、信源压缩编码理论与信道编码理论。其理论对信息传输及处理系统具有重要的指导意义。通过对本课程的学习，学员应能对信息的概念、信息传输的本质、获得通信有效性与可靠性的原理与方法有一个初步的认识，并基本掌握信息的测度，信道容量的计算、信源编码原理和常用方法、纠错编码原理与基本方法，为今后的工程应用奠定初步的理论基础。 （二）课程基本理念 本课程为通信与信息专业学生开设，主要研究信息高速可靠传输的可实现性。课程教学应贯彻“立足工程应用，强调理论对实际的指导意义”的原则，既考虑基本原理和概念的理解，更重视信息理论对工程应用的指导。以近代Shannon信息论为出发点，将通信与信息工程的主要专业基础课与相关专业课作理论上的概括，以信息与通信系统的优化为主线，以数学推导为工具，从数学模型出发分析工程实践，强调对通信一般规律的描述，突出信息论的应用指导。 （三）课程设计思路 本课程由三部分构成，信息论基础、信源压缩编码理论与信道编码理论。整个课程以Shannon信息理论为指导，讲述为提高通信有效性和可靠性，如何利用编码的方法实现系统的最优化。因此信息理论的概念与原理是贯穿本课程的主线，以此向信源编码和信道编码两个分支辐射。同时考虑到信源编码与信道编码是实际系统中广泛应用的技术，因此课程第一部分以概念性介绍为主，突出理论对实际的启迪性指导；后两部分以介绍实际中常用的编码技术为主，突出实用性，注意启发学生的设计思维。同时结合实验作业加强学生对知识的理解及提高实际编程能力。 二、课程目标 （一）知识与技能 使学生掌握Shannon信息论的基本概念和原理，掌握数据压缩编码和纠错编码的基本原

信息论与编码课程设计

信息论与编码课程设计 一、课程背景 信息和通信技术的快速发展，使得我们的生活变得越来越依赖于数字信息处理。在现代通信系统中，信息的传输、存储、处理和安全性等方面的问题得到了广泛的关注和研究。而信息论和编码技术作为数字通信系统的基础知识和技能之一，对于了解数字通信和信息处理领域具有重要的意义。 二、课程目标 本门课程旨在使学生掌握以下内容： 1.熟悉信息论的基本概念和理论框架； 2.理解信源编码和信道编码的基本原理和实际应用； 3.掌握一些典型的编码技术，如香农编码、哈夫曼编码、CRC 等； 4.能够分析和评估不同的编码方案，并设计实际的编码系统； 5.熟练掌握 MATLAB 编程，通过编程实现和模拟不同的编码方案。 三、课程教学方式 本门课程采用讲授理论基础、案例分析、编码设计实践、编程实现等多种教学 方式相结合，注重理论与实践的结合，充分激发学生的学习兴趣和创新思维。 四、课程内容 1. 信息论基础 信息的概念和量化，信息的熵和条件熵，信息的熵编码和香农编码，信道容量 和误差概率等内容。

2. 信源编码 离散无记忆信源的编码，霍夫曼编码，自适应霍夫曼编码，算术编码等内容。 3. 信道编码 编码和译码的基本概念，线性块编码，循环冗余校验码CRC，卷积码，卷积码译码等内容。 4. 码量与码率控制 码率控制的概念，码率控制的基本方法，码率控制的实现等内容。 5. 信道编码的应用 无线通信系统中信道编码的应用，如GSM和CDMA系统等，数字电视的信道编码等内容。 五、课程设计 1. 课程设计目标 本门课程设计的目标是让学生通过实际的编码设计和仿真实现对课程所学理论知识的理解和掌握，提高学生的创新能力和实际应用能力。 2. 课程设计内容 1.实际编码案例的分析和评估； 2.编码方案的设计和实现； 3.编码方案的性能分析和比较； 4.编码系统的仿真和调试。 3. 课程设计时间安排 •第一周：课程设计介绍和案例选题； •第二周：方案设计和实现；

《信息论与编码》课程教学大纲

《信息论与编码》教学大纲 一、课程基本信息 1.课程中文名称：信息论与编码 2.课程英文名称：Informatics and Coding 3.课程类别：必修 4.适用专业：信息工程 5.总学时：36学时 6.总学分：2 二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务 信息论在理论上指出了建立最佳编码、最佳调制和最佳接收方法的最佳系统的理论原则，它对通信体制和通信系统的研究具有指导意义。提高信息传输的可靠性和有效性始终是通信工作所追求的目标。因此，信息论与编码是从事通信、电子系统工程的有关工程技术人员都必须掌握的基本理论知识。 本课程包括狭义相对论和提高通信可靠性的差错控制编码理论。信息论所研究的主要问题是在通信系统设计中如何实现有效性和可靠性。 三、理论教学内容与教学基本要求 1.第一章绪论（2学时） 教学内容：信息论的形成与发展，信息论研究的主要内容，通信的一般模型及相关的基本概念 教学基本要求：理解信息、消息概念的关系；了解通信系统的模型及各部分的作用。 教学重难点：信息、消息概念的关系，通信系统的模型及各部分的作用 2.第二章信源与信息熵（10学时） 教学内容：信源的描述与分类—无记忆信源、有记忆信源的特点，描述方法，介绍概率论的相关知识，自信息量、互信息量概念及计算方法，熵的概念和计算方法，熵的性质及相互关系，连续信源的熵和互信息量的概念与计算 教学基本要求：掌握离散信源的信息量、熵、条件熵等的计算；连续信源的信息量和熵的计算；理解熵的意义，熵、信息量等参数之间的关系；了解熵的性质和意义；数据处理定理。 教学重点：离散信源、连续信源的信息量、熵、条件熵等的计算 教学难点：离散信源、连续信源的信息量、熵、条件熵等的计算

《信息论与编码技术》课程教学大纲

《信息论与编码技术》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编号：B022303 课程名称：信息论与编码技术 英文名称：Information Theory and Coding 先修课程：高等数学、概率论与数理统计、信号与系统 适用专业：通信工程 课程类别：专业教育选修课程/拓展课程 课程总学时/学分：32/2 （其中理论32学时，实验0学时） 二、课程目标 通过本课程的学习，使学生具备下列能力： 1．理解信息、平均互信息的定义和性质、各种熵的定义及其之间的关系，掌握离散平稳信源条件熵和极限熵、信道容量、率失真函数的含义，掌握香农编码、费诺编码、哈夫曼编码等常见信源编码以及线性分组码、循环码、卷积码等常见信道编码的基本理论。 2．能够运用信息论的基本理论研究分析通信领域的工程问题，通过信源编码和信道编码实现通信的有效性和可靠性。 3．通过对信息论的学习，提升运用科学方法分析解决实际问题的能力、逻辑思维能力、数学推理能力以及数学表达能力，培养创新意识和反思精神。 四、教学内容、要求及重难点 第一章绪论（2学时） 教学要求： 1．了解信息论的产生、发展、应用，为以后学习打下基础。 2．掌握通信系统模型及模型中各部分的作用。

教学重点： 信息的概念和信息论研究的主要内容；通信系统模型。 教学难点： 信息、消息与信号的联系与区别。 第二章信源与信息熵（6学时） 教学要求： 1．掌握信源的分类。 2．熟练掌握离散信源自信息量、互信息量等的定义。 3．掌握离散无记忆信源、有记忆信源的序列熵。 4．了解连续信源熵和互信息；理解冗余度的概念。 教学重点： 平均互信息的定义和性质；各种熵的定义及其之间的关系；离散平稳信源条件熵和极限熵；马尔可夫信源的特点及其极限熵的求解。 教学难点： 各种熵之间的关系；最大连续熵定理和离散无失真信源编码定理。 第三章信道与信道容量（4学时） 教学要求： 1．掌握信道的分类、信道容量的定义。 2．掌握无干扰离散信道、对称DMC信道、准对称DMC信道容量计算方法。 3．掌握限时限频限功率的加性高斯白噪声信道容量的计算公式。 4．了解一般DMC信道、离散序列信道容量的计算方法；了解连续单符号加性信道、多维无记忆加性连续信道容量的计算。 5．理解信源与信道相匹配的含义。 教学重点： 信道分类及信道模型；无干扰离散无记忆信道；加性干扰无记忆信道。 教学难点： 离散序列信道及容量。 第四章信息率失真函数（4学时） 教学要求： 1．理解失真函数、平均失真的定义。 2．熟练掌握信息率失真函数R(D)的定义及性质。 3．理解信息率失真函数与信道容量的区别。 4．了解离散信源和连续信源的R(D)计算。 教学重点：

信息论与编码基础教学大纲

《信息论与编码基础》课程教学大纲 课程代码：090141126 课程英文名称：The Information Theory 课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0 适用专业：信息与计算科学 大纲编写（修订）时间：2017.11 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 信息论基础是研究信息处理的数学规律性的数学理论分支之一，是信息与计算科学专业的一门必修的专业课程。通过本课程的学习，使学生能掌握信息论的一些基本理论以及基本编码方法，能较好地理解香农信息论的基本思想与基本原理，掌握几个基本运算方法，培养学生利用信息论的基本原理分析和解决实际问题能力，从而提高学生的数学素质，加强学生开展科研工作能力。为今后进行更深入的研究奠定良好的理论基础。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1. 掌握信息论的基本概念、原理和方法，理想通信系统的基本概念； 2. 具备运用信息论的基本理论分析并解决问题的能力； 3. 掌握信源编码与信道编码的基本方法，针对具体问题，能够设计编码方法并分析效率。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1. 基本知识：掌握离散(连续)条件下的熵、条件熵、相对熵、互信息，最大熵原理等信息度量的相关理论知识；理解信源熵、信道容量等基本概念。 2. 基本理论和方法：理解通信系统的基本理论和基本模型；理解信源编码定理、信道编码定理等基本理论以及信源熵与信道容量的计算方法；掌握信源编码的各种方法与简单的信道编码方法。 3. 基本技能：通过本科程的学习，培养学生对信息的度量能力、编码设计能力，从而建立起分析和解决一个简单通信系统中的常见基本问题的能力，为以后学习信息科学的其它课程奠定坚实的基础。 （三）实施说明 1．教学方法：信息论基础涉及到概率论、高等代数等多门课程的基本理论，有一些比较复杂和抽象的概念与推导，在课堂讲授中要简化数学推导，引入信息理论实用历程，尽量做到深入浅出，容易理解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过查阅文献、实践获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性。 2．教学手段：本课程建议采用课堂讲授、讨论、多媒体教学相结合的教学形式，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 3．教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。 （四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有：数学分析、高等代数、概率论与数理统计等。 （五）对习题课、实践环节的要求 1. 习题的选择应该适当参考其它教材或相关参考资料，对重点、难点章节（信息度量、信

《信息论与编码实验》教学大纲

信息论与编码实验 Information Theory and Coding 一、课程基本情况 课程总学时：32 课时 实验总学时： 10课时 开设项目数：5 课程性质：必修 对应理论课程及性质：信息论与编码专业理论基础课 适用专业：电子信息工程、信息工程等相关专业本科生 教材：信息论与编码（第二版），电子工业出版社，陈运，2007。 开课院系：电子信息工程学院电子信息工程系 二、课程性质、教学目标和任务 《信息论与编码》课程是电子与信息工程、信息工程等相关专业所必须开设的一门实践性很强的专业基础和核心课程。根据课程理论教学的需要，共安排10 学时的配套实验教学，主要涉及二进熵函数曲线绘制、香农编码、信息度量的计算方法、典型信源编码方法和典型信道容量计算方法等5个实验，一方面有助于学生消化、巩固课程理论教学的知识，另一方面又可培养学生实践动手能力，同时为后续课程做好准备。 三、课程的内容和要求

注：实验要求和实验类型选定后请打“√”。 四、课程考核 （1）作业：5 次； （2）考核方式：闭卷考试 （3）总评成绩计算方式：平时成绩30%（其中作业15%），期末考试成绩70% （4）是否使用多媒体：采用板书和多媒体相结合教学方式。 五、参考书目 1、信息论与编码技术（第二版），清华大学出版社；冯桂，2008 2、信息论基础，机械工业出版社；Thomas M.Cove，2008 3、信息论与编码，清华大学出版社；曹雪虹、张宗橙，2009 4、The Theory of Information and Coding，电子工业出版社；Robert J. McEliece，2003 5、信息论基础理论，电子工业出版社；傅祖芸，2003

信息论与编码教案

2.3连续信源熵 上一章我们讨论的为离散信源，实际应用中还有一类信源称为连续信源，这种信源的时间和取值都是连续的，例如语音信号，电视信号都是连续信号。 ▲时间离散状态连续的信源熵可以用连续信源熵表示，相当于一个连续随机变量。而时间连续的信源，为一个随机过程，只要信号频谱有限，则可以根据采样定理，将其变为时间离散信源。 ▲信息论中只讨论单变量连续信源，即时间离散状态连续的连续信源。 1连续信源的熵 1-1连续信源熵的定义 ▲连续信源的状态概率用概率密度来表示。如果连续随机变量X ，取值为实数域R ，其概率密度函数为p(x)，则 如果取值为有限实数域[a,b]，则 这是X 的概率分布函数为： ▲ 连续信源的数学模型 X: R(或[a,b]) P(X): p(x) ▲ 连续信源熵的表达式 利用离散信源熵的概念来定义连续信源熵，首先看一个再[a,b]取间的连续随机变量，如图： x 首先把X 的取值区间[a,b]分割为n 个小区间，小区间宽度为： △ =(b-a)/n 根据概率分布为概率密度函数曲线的区间面积的关系，X 取值为xi 的概率为： Pi=p(xi).△ 按离散信源熵的定义：可得离散信源Xn 的熵： p x dx R ()=⎰1 p x dx a b ()=⎰1 F x P X x p x dx x (){}()111 =≤= -∞⎰p x dx R ()=⎰1 Pi p xi p x dx i n i n a b =====∑∑⎰111 ()()∆

当△趋于0，n 趋于无穷时，离散随机变量Xn 将接近于连续随机变量X ，这时可以得到连续信源的熵为： 其中：连续信源的熵定义为： ▲连续信源熵为一个相对熵，其值为绝对熵减去一个无穷大量。 ▲连续信源有无穷多个状态，因此根据SHANNON 熵的定义必然为无穷大。 ▲连续信源的熵不等于一个消息状态具有的平均信息量。其熵是有限的，而信息量是无限的。 ▲连续信源熵不具有非负性，可以为负值。 尽管连续信源的绝对熵为一个无穷大量，但信息论的主要问题是信息传输问题，连续信道的输入输出都是连续变量，当分析其交互信息量时是求两个熵的差，当采用相同的量化过程时，两个无穷大量将被抵消，不影响分析。 连续信源的疑义度： 则平均交互信息量为： I(X,Y)=H(X)-H(X/Y) 1-2 几种连续信源的熵 (1) 均匀分布的连续信源熵 设一维连续随机变量X 的取值区间是[a,b]，在[a,b]中的概率密度函数是 这种连续信源称为均匀分布的连续信源。其熵为： H X P P p xi p xi n i i i n i n ()log [()]log[()] =-=-==∑∑1 1∆∆=-⋅⋅-⋅⋅==∑∑p xi p xi p xi i n i n ()log ()log ()∆∆∆ 11=-⋅⋅-∑p xi p xi ()log ()log ∆∆ H X H X p xi p xi c n n i n ()lim{()}lim{()log ()log }==--→→∞=∑∆∆∆01=--⎰→p x p x dx a b ()log ()lim{log }∆∆0=+∞ H X ()H X p x p x dx a b ()()log ()=-⎰H X Y p x y p x y dxdy (/)(,)log (/)=-⎰⎰p x b a a x b x b x a (),=-≤≤><⎧⎨⎪⎩⎪10

《信息论与编码》课程教学大纲

信息论与编码 Course Syllabus of Information Theory and Coding一、课程基本情况 课程类别：专业主干课课程学分：2学分 课程总学时：32学时，其中讲课：26学时，实验：6学时课程性质：必修 开课学期：第5学期先修课程：《高等数学》，《数理统计与概率论》，《信号与系统》，《通信原理》适用专业：通信工程、电子信息工程 教材：傅祖芸，信息论一基础理论与应用，电子工业出版社，2003 开课单位：电子与信息工程学院通信工程系二、课程性质、教学目标和任务 本课程是电子信息类专业的技术主干课。本课程注重基本概念、基本理论和基本分析方法的论述，并结合实例建立数学模型，给出推演过程，力求物理概念清晰、数学结构严谨和完整、逐步深入展开。通过该课程的学习，使学生掌握香农信息论的三个基本概念，与之相应的三个编码定理，以及信源编码、信道编码和信息保密编码的基本理论和主要方法，培养学生能够适应数字通信、信息处理、信息平安、计算机信息管理等编码工作的要求。使学生掌握信息理论的基本概念和信息分析方法及主要结论，为今后从事信息领域的科研和工程工作进一步研究打下坚实的理论基础。 该课程是电子信息工程、信息平安工程专业的专业课。是为了适应数字通信、信息处理和信息平安等方面的专业需要开设。该课程着重介绍信息论应用概率论、随机过程和现代数理统计方法，研究信息提取、传输和处理的一般规律，提高信息系统的有效性和可靠性，实现信息系统的最优化。 信息论是现代通信与信息工程的理论基础，主要内容包括：信息的定义和测度；各类离散信源和信息烯；剩余度；信道和互信息；平均互信息和信道容量；数据处理和信息测量理论；信息率失真函数和数据压缩原理；离散信源无失真和限失真信源编码理论和编码方法; 离散有噪信道编码理论和编码原那么。 教学基本要求： 了解通信系统各局部的主要组成以及作用、香农的三大编码定理； 掌握各类离散信源和信息焙、信道及其信道容量、信息率失真函数和数据压缩原理、离 常用的无失真信源编码方法、纠错码基本思想及常用的纠错编码方法。 教学重点： 信息以及失真的测度、信道及信道容量、无失真信源编码方法以及有噪信道编码方法。 教学难点： £典型序列以及由此推导出的香农三大编码定理及其逆定理。 三、教学内容和要求第1章绪论（2学时） 1. 1信息（2学时）（1）了解信息论研究对象、目的、开展简史与现状；

《信息论与编码》课程教学大纲

《信息论与编码》课程教学大纲 数学与自然科学类、工程基础类、专业基础类、专业类、工程实践与毕业设计（论文）、人文社会科学类；学分学时处（）内为实验学时。 一、课程简介 《信息论与编码》是信息类专业重要的专业基础课之一。该课程主要培养学生如何对信息科学中的可能性和存在性的问题进行研究的能力。课程重点研究信息论基础和编码理论。信息论与编码是理论性很强的学科，学生需要较好的数学功底。在完成本课程的学习后，学生能够掌握信源和信道的基本理论以及信源编码的基本方法，并为后续的《通信原理》等课程学习奠定理论基础。 二、课程教学目标 信息论与编码侧重讲授信息论基础理论和基础的编码理论。通过学习，学生能够熟练计算离散信源的信息量和信息熵、离散序列信源的序列熵以及信源的冗余度；学生能够熟练计算离散单符号信道以及离散序列的信道容量；学生能够熟练计算离散信源的信息率失真函数；学生能够熟练对信源进行简单编码。讲授过程植入抗战时期我党采用的密码趣闻（如：难懂的温州话）以及国内知名密码学者（如山东大学王小云教授破解MD5和SHA-1加密算法）的事迹，旨在培育学生创新精神，使学生的学习能力提升的同时，精神层面也得到升华。本课程的具体教学目标如下： 1．掌握信息论与编码的基本概念并将其应用与后续专业知识的学习中。具体为：学生能够界定出信息论学科的发展阶段并指出它的研究内容；描述通信系统的模型；列举信息论的应用。学生能够分类信源的类型；归纳不同信源的数学模型；对信道进行分类；归纳不同信道的数学模型；复述信息率失真函数的概念；区别信源编码和信道编码的概念。[1.2] 2．掌握信息论与编码的基本理论以及计算方法和常用的编译码方式，从而对通信过程中信息的产生、发送、传输以及编译码进行识别、表达和分析，并获得有效结论。具体为：学生能够计算离散信源熵和互信息；计算离散序列信源的熵；计算离散单个符号信道的信道容量；计算离散序列的信道容量；熟练运用无失真信源编码定理以及限失真信源编码定理；熟练套用常用信源编码方法。[2.1] 3．能够利用专业知识，针对给定需求对通信系统中信息传递的性能进行分析。具体为：学生能够评估信源的冗余度；比较信源与信道的匹配程度；推演离散信源的信息率失真函数。 [1.2、2.1] 课程教学目标与毕业要求的对应关系见表1： 表1 毕业要求指标点实现矩阵

能力培养信息论与编码的课程教学

能力培养信息论与编码的课程教学 摘要：“信息论与编码〞是电子信息项目专业一门重要的专业课。由于该课程理论性强，内容过于抽象，学生学习难度大，教学效果不理想。为了培养适应社会需求的应用型人才，本文提出根据应用需求和现代通信的开展，优化理论教学内容，提高理论教学有效性，并根据电子信息项目专业学生的能力特点，设计信源编码和信道编码的编译码实验。实验内容与相关专业课内容相结合，解决生活中的实际问题，将理论教学内容与应用实际紧密联系起来，培养了学生知识应用能力，激发了学生的学习兴趣。 关键词：“信息论与编码〞；电子信息项目；应用能力；内容优化；实验设计 一、引言 信息论是现代信息科学的一个重要组成局部，对通信系统的科学研究和项目实践都有着广泛而深入的影响。这就要求电子信息类专业的本科生应该具备一定的信息论根本知识。因此，“信息论与编码〞是电子信息项目专业一门重要的专业课。由于该课程理论性强，内容过于抽象，并且应用到很多数学知识，有大量的数学推导，学生学习时普遍反映内容枯涩难懂。很多学生更是把大量的精力放到数学运算当中，一个学期下来，只会计算，不理解公式背后的物理意义，不会信息论的办法，更不懂在实践中如何应用信息论的办法。同时，一些高校的教学大纲对该课程仅安顿了理论教学学时，未安顿实验学时，不利于学生应用能力的培养。为了满足社会对人才的需要，“培养适应社会需求的应用型人才〞成为应用型大学人才培养的目标。毕业生的知识、能力、素质结构应具有鲜明的“理论根底扎实、专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力〞的特点。这就决定了教学模式必须以“应用、实践〞为主旨，以能力培养为核心。 二、根据应用型人才培养目标，优化教学内容 “内容多，课时少〞是“信息论与编码〞课程教学中最普遍的问题。该课程抽象性和逻辑性都很强，学生理解难度大。在有限的课时内，教学内容不可能面面俱到，否那么会严重影响教学效果。因此，在教学中根据应用型人才培养目标合理筛选授课内容非常必要。教学的侧重点应顺应当前科学技术开展需求。数字通信已逐渐成为最根本的现代通信方式，当前的信息处理和编码技术大多已经改良为数字化处理办法，离散信源、离散信道的相关理论已被广泛应用于数字通信系统设计中。离散系统的相关理论也是分析处理连续通信系统的根底。目前通信系统中的模拟模块已经产品化，这就降低了对模拟信号处理的要求。在该课程的教

枣庄学院电子信息工程专业(本科)教学大纲

枣庄学院 电子信息工程专业（本科）教学大纲 物理与电子工程系 二○○九年八月

目录 电子信息工程专业本科课程教学大纲 (1) 《高等数学（1）》教学大纲 (1) 《高等数学（2）》教学大纲 (5) 《复变函数》教学大纲 (9) 《线性代数》教学大纲 (16) 《概率论与数理统计》教学大纲 (21) 《工程制图》教学大纲 (25) 《大学物理1》教学大纲 (28) 《大学物理2》教学大纲 (36) 《物理实验1》教学大纲 (42) 《物理实验2》教学大纲 (47) 《电路分析》教学大纲 (52) 《模拟电子技术》教学大纲 (56) 《数字电子技术》教学大纲 (62) 《微机原理与接口技术》教学大纲 (69) 《信号与系统》教学大纲 (76) 《数字信号处理》教学大纲 (83) 《通信原理》教学大纲 (89) 《计算机网络》教学大纲 (96) 《电磁场理论》课程教学大纲 (101) 《高频电子线路》教学大纲 (109) 《信息论与编码技术》教学大纲 (114) 《EDA技术》教学大纲 (118) 《C程序设计教程》教学大纲 (126) 《专业英语》教学大纲 (132) 《电工电子技术实验（1）》教学大纲 (135) 《电工电子技术实验（2）》教学大纲 (138) 《微机原理实验》教学大纲 (144) 《高频电子线路实验》教学大纲 (146) 《单片机原理及应用》教学大纲 (150) 《自动控制原理》教学大纲 (156) 《DSP技术》教学大纲 (162) 《MATLAB语言》教学大纲 (167) 《传感器及其应用》教学大纲 (176) 《文献检索》教学大纲 (184) 《电视原理》教学大纲 (188) 《Auto CAD》教学大纲 (191) 《单片机原理实验》大纲 (205) 电子信息工程专业本科实习实训教学大纲 (207) 《专业见习》教学大纲 (207) 《专业实习》教学大纲 (211) 《毕业设计（论文）》教学大纲 (214) 《毕业教育》教学大纲 (218)

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【最新文档】能力培养信息论与编码的课程教学-范文word版 本文部分内容来自网络，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将予以删除！ == 本文为word格式，下载后可随意编辑修改！ == 能力培养信息论与编码的课程教学 摘要：“信息论与编码”是电子信息工程专业一门重要的专业课。由于该课程理论性强，内容过于抽象，学生学习难度大，教学效果不理想。为了培养适应社会需求的应用型人才，本文提出根据应用需求和现代通信的发展，优化理论教学内容，提高理论教学有效性，并根据电子信息工程专业学生的能力特点，设计信源编码和信道编码的编译码实验。实验内容与相关专业课内容相结合，解决生活中的实际问题，将理论教学内容与应用实际紧密联系起来，培养了学生知识应用能力，激发了学生的学习兴趣。 关键词：“信息论与编码”；电子信息工程；应用能力；内容优化；实验设计 一、引言 信息论是现代信息科学的一个重要组成部分，对通信系统的科学研究和工程实践都有着广泛而深入的影响。这就要求电子信息类专业的本科生应该具备一定的信息论基本知识。因此，“信息论与编码”是电子信息工程专业一门重要的专业课。由于该课程理论性强，内容过于抽象，并且应用到很多数学知识，有大量的数学推导，学生学习时普遍反映内容枯涩难懂。很多学生更是把大量的精力放到数学运算当中，一个学期下来，只会计算，不理解公式背后的物理意义，不会信息论的方法，更不懂在实践中如何应用信息论的方法。同时，一些高校的教学大纲对该课程仅安排了理论教学学时，未安排实验学时，不利于学生应用能力的培养。为了满足社会对人才的需要，“培养适应社会需求的应用型人才”成为应用型大学人才培养的目标。毕业生的知识、能力、素质结构应具有鲜明的“理论基础扎实、专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力”的特点。这就决定了教学模式必须以“应用、实践”为主旨，以能力培养为核心。 二、根据应用型人才培养目标，优化教学内容 “内容多，课时少”是“信息论与编码”课程教学中最普遍的问题。该课程抽象性和逻辑性都很强，学生理解难度大。在有限的课时内，教学内容不可能面面俱到，否则会严重影响教学效果。因此，在教学中根据应用型人才培养目标合理筛选授课内容非常必要。教学的侧重点应顺应当前科学技术发展需求。数字通信已逐渐成为最基本的现代通信方式，当前的信息处理和编码技术大多已经改进为数字化处理方法，离散信源、离散信道的相关理论已被广泛应用于数字通信系统设计中。离散系统的相关理论也是分析处理连续通信系统的基础。

信息论与编码

2.1一个马尔可夫信源有3个符号，转移概率为：，，，，，，，，，画出状态图并求出各符号稳态概率。 解：状态图如下 状态转移矩阵为： 设状态u1，u2，u3稳定后的概率分别为W1，W2、W3 由得计算可得 2.2 由符号集{0，1}组成的二阶马尔可夫链，其转移概率为：=0.8，=0.2，=0.2，=0.8，=0.5，=0.5，=0.5，=0.5。画出状态图，并计算各状态的稳态概率。 解： 于是可以列出转移概率矩阵： 状态图为： 设各状态00，01，10，11的稳态分布概率为W1,W2,W3,W4 有 得计算得到 2.3 同时掷出两个正常的骰子，也就是各面呈现的概率都为1/6，求： (1) “3和5同时出现”这事件的自信息； (2) “两个1同时出现”这事件的自信息； (3) 两个点数的各种组合（无序）对的熵和平均信息量； (4) 两个点数之和（即2, 3, … , 12构成的子集）的熵； (5) 两个点数中至少有一个是1的自信息量。 解： (1) (2) (3) 两个点数的排列如下：111213141516212223242526313233343536414243444546515253545556616263646566 共有21种组合： 其中11，22，33，44，55，66的概率是 其他15个组合的概率是 (4)

参考上面的两个点数的排列，可以得出两个点数求和的概率分布如下： (5) 2-4 2.5 居住某地区的女孩子有25%是大学生，在女大学生中有75%是身高160厘米以上的，而女孩子中身高160厘米以上的占总数的一半。假如我们得知“身高160厘米以上的某女孩是大学生”的消息，问获得多少信息量？ 解： 设随机变量X代表女孩子学历 Xx1（是大学生）x2（不是大学生）P(X)0.250.75 设随机变量Y代表女孩子身高 Yy1（身高>160cm）y2（身高<160cm）P(Y)0.50.5 已知：在女大学生中有75%是身高160厘米以上的 即： 求：身高160厘米以上的某女孩是大学生的信息量 即： 2.6 掷两颗骰子，当其向上的面的小圆点之和是3时，该消息包含的信息量是多少？当小圆点之和是7时，该消息所包含的信息量又是多少？ 解： 1）因圆点之和为3的概率 该消息自信息量 2）因圆点之和为7的概率 该消息自信息量 2.7 设有一离散无记忆信源，其概率空间为 （1）求每个符号的自信息量 （2）信源发出一消息符号序列为{202 120 130 213 001 203 210 110 321 010 021 032 011 223 210}，求该序列的自信息量和平均每个符号携带的信息量 解： 同理可以求得 因为信源无记忆，所以此消息序列的信息量就等于该序列中各个符号的信息量之和 就有： 平均每个符号携带的信息量为bit/符号 2.8 试问四进制、八进制脉冲所含信息量是二进制脉冲的多少倍？ 解： 四进制脉冲可以表示4个不同的消息，例如：{0, 1, 2, 3} 八进制脉冲可以表示8个不同的消息，例如：{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7} 二进制脉冲可以表示2个不同的消息，例如：{0, 1} 假设每个消息的发出都是等概率的，则： 四进制脉冲的平均信息量

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《信息论与编码》课程教学大纲 Information Theory & Codec. 一、课程教学目标 1、性质和地位： 信息论与编码是通信工程（与计算机通信）专业的一门重要的专业课。该课程是继通信原理与程控交换之后，为从事通信信息的编码研究学习而开设的专业必修或选修课。 2、知识要求： 本课程的教学目的是通过教学和必要的练习、实践环节，使学生了解信息论的信源、信源炳概念，熟悉信源、信道编码定理，掌握一些重要的编码方法，为将来从事通信信息资源研发应用打好必要的基础。 3、能力要求： 除课堂学习理论知识之外，通过练习与实践掌握一些常用的编码定理与编码方法，加深对信息论编码与通信可靠性、安全性的关系的认识。 二、教学原则和基本要求 本课程教学采用课堂讲授与课外作业为主，以必要实习、实践（4~8学时）为辅的方法教学，通过本课程学习应达到如下基本要求： 1.了解信息论信源炳重要基本概念； 2.了解信息论的信源、信道编码定理； 3.掌握信源炳的计算； 4.掌握无失真信源最佳编码法（香农码、费诺码、哈夫曼码）； 5.掌握限失真信源常用编码法； 6.了解几种信道差错编码及密码编码原理与方法。 三、教学内容和学时分配

1.总体安排： 本课程授课时间为48学时，3学分。具体授课内容与学时列表分配如下: 教学内容章目本课程学分：3 学时分配 讲课学时课堂讨论编程实习合计 第一章绪论1 第二章信源及信源嫡8 第三章无失真信源编码72 第四章限失真信源编码9 第五章信道编码132 第六章密码学6 合计44448 2.具体要求： 第一章绪论 ［目的要求］了解信息论的发展及通信系统的模型。 ［教学内容］信息论的发展，通信系统的模型。 ［重点难点］无。 ［教学方法］课堂教学。 ［作业］无。 ［课时］1学时 第二章信源及信源炳 ［目的要求］了解信源的信息量与嫡的概念，掌握信源炳的计算。 ［教学内容］信源的描述分类，离散信源的炳和互信息，连续信源的炳和互信息, 离散序列信源的炳，冗余度。 ［重点难点］自信息量、互信息，炳的计算。 ［教学方法］课堂教学。