信息论与编码第三版教学设计

信息论与编码第三版教学设计

教学目标

•理解信息论基本概念和原理；

•掌握数据压缩与信道编码的相关算法；

•能够设计简单的数据压缩和信道编码方案。

教学内容

第一章绪论

1.1 信息论的产生背景

介绍信息论的历史和背景，引出信息论的研究目的和意义，激发学生学习信息论的兴趣。

1.2 信息量与熵

介绍信息量和熵的概念，比较不同信息源的熵值大小，探讨信息源的统计特性和信息压缩的基本思路。

第二章数据压缩

2.1 无损压缩算法

简单介绍无损压缩算法的基本原理和实现方式，重点介绍哈夫曼编码、算术编码、LZ77和LZW压缩算法的实现原理和具体步骤，通过实例演示加深学生理解。

2.2 有损压缩算法

介绍有损压缩算法的概念和应用场景，重点介绍离散余弦变换（DCT）和小波变换，以及基于这两种变换的JPEG、MPEG等常见图像和视频压缩标准。

第三章信道编码

3.1 基本概念和误差控制编码

介绍信道编码的基本概念和误差控制编码的应用，重点介绍卷积码和Reed-Solomon码。

3.2 分组编码

介绍分组编码的原理和应用，重点介绍汉明码、BCH码和RS码的编码和译码过程。

教学方法

•讲授：通过教师指导和讲解信息论的基本概念和原理；

•实践：通过编写程序和仿真实验加深学生对数据压缩和信道编码算法的理解和掌握；

•问题探讨：通过提问、讨论等方式引导学生深入思考信息论核心问题和难点。

教学评估

作业评估

•编写程序实现哈夫曼编码、LZ77和LZW压缩算法；

•编写程序实现DCT和小波变换，并以JPEG和MPEG标准为例实现图像和视频压缩；

•编写程序实现卷积码、Reed-Solomon码、汉明码、BCH码和RS码的编码和译码过程。

考试评估

•选择题：考查学生对课程基本概念和知识点的掌握；

•实验题：要求学生设计数据压缩和信道编码方案，并实现对实验数据的处理和恢复；

•开放性问题：考查学生对信息论与编码理论和应用的深入理解和思考。

教学资源

•课件和字幕视频教学资料；

•开放的压缩编码软件和仿真平台；

•有关信息论与编码的教科书和参考资料。

总结

通过本门课程的学习，学生将了解信息论和编码的基本概念和原理，掌握数据

压缩和信道编码的相关算法，并能够进行数据压缩和信道编码方案的设计和实现。本门课程将为学生未来的研究和实践提供有力的支持和帮助。

信息理论与编码

信息理论与编码 第一讲 1、信息论与编码的关系（重要） 信息论研究的是编码极限，首先要通讯就要编码，编码有各种方法，选取好的，压缩数据，从编码有效性来说，数据最短的最好，信息论告诉我们什么样的情况数据最短。 2、编码与通讯的关系 通讯就是把信息从A点传到B点的过程，信息要进行传递必须把信息加载到一定载体上而把信息指代给载体的过程就是编码，如果要通讯就一定要进行编码。 3、什么是摩尔斯码？ 摩尔斯码是人类第一个使用的编码，摩尔斯码是由点和划来表示常用的英文字母、标点符号以及10个阿拉伯数字的编码，通过这个编码就可以把通常的电报内容用电码形式传递出来。 4、SOS的含义 这三个救急信号是摩尔斯码里的“———”，不是英文缩写。 5、信息论的发展简史 1917年频分复用（载波）； 1924年采样定理；模拟—数字信号 1932年摩尔斯电报系统；

1948年Shannon发表论文“通讯的数学理论”，从而“信息论”诞 生了。 6、什么是加密编码？举例说明。 7、编码需要解决通讯中的哪三个问题？ 1)压缩数据； 2)检错和纠错； 3)通讯过程中的加密。 8.加密编码在信息通讯中的作用。举例说明（重要） 1）网上银行数字证书 2）二次世界大战美国人没有破译日本人的密码就会有更多人牺牲 IT时代信息的保密十分重要 1、什么是信息科学、信息论 信息科学是研究所有信息现象的一门学科，信息论研究通讯中的信息 传递、加密、压缩、纠错。 2、信息论和信息科学的关系、区别（重要） 信息论只要讲通讯里的信息处理问题（如信息传递、加密、收缩、纠错），范围窄；信息科学讲的是所有领域的信息处理问题，例如知识论等，范围广。信息论是信息科学中的一部分。 3、信息科学研究的范围和具体内容

“信息论与编码”课堂教学方法的改革与实践-最新文档

“信息论与编码”课堂教学方法的改革与实践 “信息论与编码”课程，运用概率论、随机过程和数理统计等数学方法来研究通信工程中的信息存储、度量、编码、传输与处理问题，是数学知识与通信技术相结合的边缘学科，其理论性和实践性并重。 [1]传统的课堂教学，往往侧重于其中的数学因素，而使教学陷入过多的定义、公式、定理推导和证明中，未能体现“信息论与编码”课程作为数学工具和通信工程之间联系纽带的作用，未能教会学生如何运用信息论的“眼睛”看待通信过程中的信息传输，如何运用编码的方法来解决通信工程中的问题。本文对“信息论与编码”课堂教学过程中出现的问题进行分析，在理论和实践上如何结合，给出了初步的改革思路，并以实际课堂教学为例，进行了教学方法改革的教学实践。 一、教学地位分析 信息论是整个信息科学发展的起源和基石，它主要研究如何提高信息传输系统的可靠性、有效性、保密性和认证性，从而获取最优信息系统。由于其具有极强的抽象性和理论性，“信息论与编码”课程在以往的高校教学中，往往作为信息与通信工程专业的研究生课程，学生在经过完整的通信工程本科教学基础上，学习“信息论与编码”，能够很好地结合工程实践，运用“信息论和编码”的方法去看待和解决通信工程中遇见的实践问题，学以致用。而随着信息科学和现代通信技术的发展，“应用型”通信工程本科教学中，迫切需求在四年制的本科教学中，学生不仅具有通信工程基础知识和理论，还需要有一

定的实践与创新能力，培养体现“零距离”特征的应用型通信工程本科人才。“信息论与编码”课程已逐渐走入通信工程本科教学，如图1所示，与“通信原理”、“通信电子线路”共同组成了通信工程专业课程的“铁三角”。 二、教学问题分析 “信息论与编码”课程的最大特点是，运用数学的方法研究通信工程问题，因而其中的数学意义上的抽象概念和理论较多，而其最终的教学目的，也是教会学生运用信息论的“眼睛”看待通信系统中的信息传输，运用编码的方法解决通信工程中的应用问题。因而，在课堂教学中，往往会出现下述问题：[2-6] “信息论与编码”课程使用数学语言对通信工程问题进行描述，其数学意义上的定理和结论以严格的推理和证明作为依据，对其赋予实际的工程物理意义来指导工程实践，因而“信息论与编码”课程包含了抽象的概念和理论，也涉及大量的数学推导过程，对于工科类应用型本科生来说理解和掌握起来有一定难度。 “信息论与编码”的本科教学，要求学生必须掌握较多的先修基础知识，数学学科中，包含“高等数学”、“概率论”和“数理统计”、“线性代数”等，通信工程学科中，包含“信号与系统”、“数字信号处理”、“通信原理”等。如果学生对这些先修课程掌握得不够好就会影响“信息论与编码”课程的学习。 “信息论与编码”是一门应用科学，它是以通信系统作为研究对象，以概率论及数理统计作为分析方法。信息论的教学如果过多阐述

《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

信息论与编码第1章

第一章绪论（第一讲） （2课时） 主要内容：（1）教学目标（2）教学计划（3）参考书（4）考试问题（5）信息论的基本概念（6）信息论发展简史和现状（7）通信系统的基本模型 重点：通信系统的基本模型 难点：通信系统的基本模型 特别提示：运用 说明：本堂课作为整本书的开篇，要交待清楚课程开设的目的，研究的内容，对学习的要求；在讲解过程中要注意结合一些具体的应用实例，避免空洞地叙述，以此激发同学的学习兴趣，适当地加入课堂提问，加强同学的学习主动性。 信息论与编码(Informatic s & Coding) 开场白 教学目标：本课程主要讲解香农信息论的基本理论、基本概念和基本方法，以及编码的理论和实现原理。介绍信息的统计度量，离散信源，离散信道和信道容量；然后介绍无失真信源编码、有噪信道编码，以及限失真信源编码等，然后介绍信道编码理论，最后也简单介绍了密码学的一些知识。 教学重点：信息度量、无失真信源编码、限失真信源编码、信道编码的基本理论及实现原理。 教学计划：信息论：约20学时 信道编码：约19学时 *密码学：约8学时 参考书： 1．信息论与编码，曹雪虹张宗橙编，北京邮电大学出版社，2001 2．信息论—基础理论与应用，傅祖芸编著，电子工业出版社，2001 3．信息理论与编码，姜丹钱玉美编著 4．信息论与编码，吴伯修归绍升祝宗泰俞槐铨编著，1987 考试问题： 第一章绪论 信息论的基本概念 信息论发展简史和现状 通信系统的基本模型

§1.1 信息论的基本概念 信息论是一门应用近代数理统计方法来研究信息的传输和处理的科学。 在涉及这门课程的具体内容之前，很有必要在引言中，首先放宽视野，从一般意义上描述、阐明信息的基本含意。然后，再把眼光收缩到信息论的特定的研究范围中，指明信息论的假设前提，和解决问题的基本思路。这样，就有可能帮助读者，在学习、研究这门课程之前，建立起一个正确的思维方式，有一个正确的思路，以便深刻理解、准确把握以下各章节的具体内容。 信息的一般含义 自古以来，人类就生活在信息的海洋之中。当今，人类越来越广泛地采用“信息”这一词汇，几乎达到人人皆知的程度。那么，我们不禁要问，“信息”到底是什么含义呢？从人们众多的应用中，我们大致可以从以下三个方面来理解“信息”的含义。 （一）“信息”是作为通信的消息来理解的。在这种意义下，“信息”是人们在通信时所要告诉对方的某种内容。 （二）“信息”是作为运算的内容而明确起来的。在这种意义下，“信息”是人们进行运算和处理所需要的条件、内容和结果，并常常表现为数字、数据、图表和曲线等形式。 （三）“信息”是作为人类感知的来源而存在的。 以上，我们从三个不同的侧面叙述了信息的一些含意。显然，这还不是它的全部意义，只能作为对信息的一种初步的理解。 信息的本质 “信息是关于事物运动的状态和规律”。或者说，是关于事物运动的“知识”。 通信是人类活动中最为普遍的现象之一，信息的传递与交换是时时处处都发生着的事情。在信息的传递与交换中，人们当然希望能够又多、又快、又好、又经济地传递信息。那么很自然地会出现这样一个问题：什么是信息传递的多快好省呢？怎样来衡量这种多快好省呢？怎样来判断某种通信方法的优劣呢？这就需要建立一种合理的定量描述信息传输过程的方法，首先是定量描述和度量信息的方法。 1948年，美国一位数学家克劳特·香农(C.E．Shannon)发表了一篇著名的论文《通信的数学理论》。差不多与此同时，美国另一位数学家诺伯特·维纳也发表了题为《时间序列的内插、外推和平滑化》的论文以及题为《控制论》的专著。在这些著作中，他们分别解决了按“通信的消息”来理解的信息(狭义信息)的度量问题，并得到了相同的结果。香农的论文还给出了信息传输问题的一系列重要结果，建立了比较完整而系统的信息理论，这就是香农信息论，也叫狭义信息论(简称“信息论”)。 香农信息理论具有崭新的风貌，是通信科学发展史上的一个转折点，它使通信问题的研究从经验转变为科学。因此，它一出现就在科学界引起了巨大的轰动，许多不同领域的科学工作者对它怀有浓厚的兴趣，并试图争相应用这一理论来解决各自领域的问题．从此，信息问题的研究，进入了一个新的纪元。

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；

信息论与编码答案傅祖芸

信息论与编码答案傅祖芸 【篇一：信息论与编码课程设计报告】 t>设计题目：统计信源熵与香农编码 专业班级学号学生姓名指导教师教师评分 2014年3月24日 目录 一、设计任务与要求................................................. 2 二、设计思路....................................................... 2 三、设计流程图..................................................... 3 四、程序运行及结果................................................. 5 五、心得体会....................................................... 6 参考文 献 .......................................................... 6 附录：源程序.. (7) 一、设计任务与要求 1、统计信源熵 要求：统计任意文本文件中各字符（不区分大小写）数量，计算字 符概率，并计算信源熵。 2、香农编码 要求：任意输入消息概率，利用香农编码方法进行编码，并计算信 源熵和编码效率。 二、设计思路 1、统计信源熵： 统计信源熵就是对一篇英文文章（英文字母数为n），通过对其中 的a,b,c,d/a,b,c,d.....(不区分大小写)统计每个字母的个数n，有这个 公式p=n/n可得每个字母的概率，最后又信源熵计算公式h（x）=??p(xi)logp(xi) i?1n ， 可计算出信源熵h,所以整体步骤就是先统计出英文段落的总字符数，在统计每个字符的个数，即每遇到同一个字符就++1，直到算出每个 字符的个数，进而算出每个字符的概率，再由信源熵计算公式计算 出信源熵。 2、香农编码： 香农编码主要通过一系列步骤支出平均码长与信源之间的关系，同 时使平均码长达到极限值，即选择的每个码字的长度ki满足下式： i(xi)?ki?i(xi)?1,?i

《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

《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》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

信息论与编码教学设计

信息论与编码教学设计 前言 随着科技的迅猛发展，信息社会越来越强调信息的传递与处理。信息论与编码 理论是现代通信技术发展的重要基础，对于计算机科学、通信工程等领域的学生而言，学习信息论与编码有着十分重要的意义。本文将探讨信息论与编码的教学设计，旨在为教育工作者提供一些参考。 课程概述 课程目标 信息论与编码课程的目标是让学生掌握信息理论基础和编码原理，包括： - 信息的基本概念和量化方法； - 噪声与信息、信道容量等概念； - 常用编码方式及其应用。 课程内容 信息论与编码课程内容可以从以下几个方面进行介绍： - 信息论基础：信息 的定义、信息熵、互信息、条件熵、熵的性质等。 - 信源编码：霍夫曼编码、香 农-Fano编码、算术编码等。 - 信道编码：封锁编码、Turbo编码等。 - 码型连 续波调制：ASK、FSK、PSK、QAM等。 教学方法 课堂讲授 课堂讲授是信息论与编码教学中最基本的教学方法。教师可以通过幻灯片、黑板、实例等多种方式进行讲解，使学生掌握相关概念和知识点。需要特别注意的是，教师应该根据学生的实际情况进行讲解，举一反三，帮助学生理解和应用知识。

课件演示 在课堂讲授的基础上，教师可以通过PPT等课件进行图像演示和动画演示，让 学生更加生动地了解相关概念和方法。需要特别注意的是，课件演示应该具有清晰、简单、明了、具体的特点，避免过多的文字和复杂的图像。 实验教学 信息论与编码教学也可以通过实验进行，让学生亲自进行编码实验，体验和掌 握实际操作。实验内容可以包括课程讲授的相关内容，也可以设计一些课外拓展的实验，为学生提供更多的实践机会。 课外拓展 信息论与编码教学也可以进行课外拓展，可以让学生参观通信设备等现代通信 技术，甚至可以开展一些课题研究和创新实践活动。这些课外拓展可以激发学生学习的兴趣和热情，拓展学生的知识面和实践能力。 教学评价 信息论与编码教学的目标是让学生掌握一定的基础知识和方法，达到一定的学 习效果。教学评价也应该以此为标准，主要包括： - 学生考试成绩：这是最基本 的教学评价指标，可以客观地反映学生的学习情况和掌握程度。 - 学生作业：适 当的作业可以帮助学生巩固知识，提高学习效果。 - 课堂参与度：如果学生能够 积极参与课堂讨论和互动，也可以反映出学习效果的好坏。 - 课外项目：如果能 够为学生提供一些课外项目进行拓展实践，对于学生的综合素质提高也有很大的帮助。 总结 信息论与编码教学设计是一个需要综合考虑多方因素的复杂工程，需要教育工 作者做大量的准备和设计工作。通过本文的介绍，希望教育工作者能够更好的掌握信息论与编码教学方法和评价，提高学生的学习效果和综合能力。

《信息论与编码B》课程教学大纲10级

《信息论与编码B》课程教学大纲 (10级) 编号： 英文名称：Information Theory and Cording 适用专业：电子信息工程 责任教学单位：电子工程系电子信息工程教研室 总学时：40 学分：2.5 考核形式：考试 课程类别：专业基础课 修读方式：必修 教学目的：信息论是现代通信与信息工程的理论基础。为了适应数字通信、信息处理和信息安全等方面的专业需要，该课程着重介绍信源的类型与特性、信源熵、信道容量、信息率失真函数等信息论的基本理论，还有信源编码、信道编码、信息保密编码的基本概念、基本知识和主要方法。这些信息论与编码的基本理论和方法不仅适用于通常意义的通讯领域，如电报、传真、数字语音、数字图像、网络通信和多媒体通信等，也适用于信息安全、银行电子汇兑、电子签名，以及各行各业计算机信息处理和管理等专门领域的需要。 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、信息安全、计算机信息管理等编码工作的要求。 主要教学内容及要求： 第一章绪论 1、了解信息论的形成与发展。 2、理解通信系统的模型。 3、理解消息、信息、信号三个概念。 第二章信源与信息熵 1、熟练掌握自信息量、信源熵、联合熵、条件熵、平均互信息量、互信息量的概念及其计算方法。 2、理解连续信源熵的基本概念及性质。 3、理解序列熵的计算及极限熵的概念。 4、理解冗余度的概念及产生原因。 第三章信道与信道容量 1、掌握信道容量的定义，及对称DMC、准对称DMC信道的信道容量C的计算。 2、理解一般DMC信道的信道容量C的计算。 2、了解多符号离散信道的概念。 3、了解连续信道及其容量计算，掌握香农公式。 第四章信息率失真函数 1、掌握平均失真和信息率失真函数的含义，及信息率失真函数的性质。

《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：

信息论与编码课程设计

建筑大学 电气与电子信息工程学院 信息理论与编码课程设计报告 设计题目：哈夫曼编码的分析与实现 专业班级：电子信息工程101 学生： _____________________________ 学号： ________________________________ 扌指导教师：吕卅王超________________ 设计时间：2013.11.18 —2013.11.29

、设计的作用、目的 《信息论与编码》是一门理论与实践密切结合的课程, 课程设计是其实践性教学环节之一，同时也是对课堂所学理论知识的巩固和补充。其主要目的是加深对理论知识的理解，掌握查阅有关资料的技能，提高实践技能，培养独立分析问题、解决问题及实际应用的能力。 通过完成具体编码算法的程序设计和调试工作，提高编程能力，深刻理解信源编码、信道编译码的基本思想和目的，掌握编码的基本原理与编码过程，增强逻辑思维能力，培养和提高自学能力以及综合运用所学理论知识去分析解决实际问题的能力，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法 二、设计任务及要求 通过课程设计各环节的实践，应使学生达到如下要求： 1. 理解无失真信源编码的理论基础，掌握无失真信源编码的基本方法； 2. 掌握哈夫曼编码/ 费诺编码方法的基本步骤及优缺点； 3. 深刻理解信道编码的基本思想与目的，理解线性分组码的基本原理与编码过程； 4. 能够使用MATLA或其他语言进行编程，编写的函数要有通用性。 三、设计容 一个有8个符号的信源X,各个符号出现的概率为： X x1, x2, x3, x4, x5, x6 x7 x8 P(X) 0.4 0.18 0.1 0.1 0.07 0.06 0.05 0.04 编码方法：先将信源符号按其出现的概率大小依次排列，并取概率最小的字母分别配以0和1两个码元(先0后1或者先1后0，以后赋值固定)，再将这两个概率相加作为一个新字母的概率，与未分配的二进制符号的字母重新排队。并不断重复这一过程，直到最后两个符号配以0和1为止。最后从最后一级开始，向前返回得到各个信源符号所对应的码元序列，即为对应的码字。 哈夫曼编码方式得到的码并非唯一的。在对信源缩减时，两个概率最小的符号合并后的概率与其他信源符号的概率相同时，这两者在缩减中的排序将会导致不同码字，但不同的排序将会影响码字的长度，一般讲合并的概率放在上面，这样可获得较小的码方差。

游程编码的分析与实现

课程设计任务书 专业：通信工程 课程设计名称：信息论与编码课程设计 设计题目：游程编码的分析与实现 一．设计目的 1、深刻理解信源编码的基本思想与目的； 2、理解游程编码方法的基本原理与特点； 3、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力； 4、使用MATLAB或其他语言进行编程。 二．设计内容 读入一个图像，将每一个不同游程（不同颜色的像素块）的起始坐标和灰度值记录下来，以达到压缩图像存储空间的目的。 三．设计要求 通过编码前后数据大小的对比显示压缩效果。 四．设计条件 计算机、MATLAB或其他语言环境 五．参考资料 [1]曹雪虹，张宗橙.信息论与编码.北京：清华大学出版社，2007. [2]王慧琴.数字图像处理.北京：北京邮电大学出版社，2007. 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日

游程编码的分析与实现 摘要 本文所研究的二值图像游程编码数据压缩，就是一种具有高压缩比的无损数据压缩技术，它是应用游程编码的原理对二值图像进行数据压缩的编码技术，其编码非常简单，编码和解码速度快，因此其应用范围广泛。文章首先简要介绍了信源编码的原理，然后重点介绍游程编码的原理和实现技术，对游程编码技术做了较为全面的研究。包括游程压缩模型、数据压缩、解压缩过程，比给出了相应的MATLAB程序。 关键词：游程编码，解码，信源编码，MATLAB

目录 1信源编码 (1) 1.1信源编码简介 (1) 1.2信源编码的理论基础 (1) 1.3信源编码的分类及作用 (1) 1.4信源编码的历史 (2) 2游程编码 (2) 2.1游程长度 (2) 2.2游程编码算法 (2) 2.3游程编码特点 (3) 3游程编码的MATLAB实现 (3) 3.1程序设计 (3) 3.2输出结果 (5) 3.2结果分析 (7) 总结 (8) 参考文献 (9)

信息论与编码实验指导书

信息论与编码实验指导书 1 课程实验目的 本课程是一门实践性很强的专业课和核心课程,根据课程理论教学的需要安排了6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 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; 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;

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;报告格式按江西蓝天学院实验报告纸格式填写; 实验一二维随机变量信息熵的计算 实验目的 掌握二变量多种信息量的计算方法; 实验学时 2学时 实验准备 1．熟悉二变量多种信息量的计算方法,设计实验的数据结构和算法； 2．编写计算二维随机变量信息量的书面程序代码; 实验内容及步骤 离散二维随机变换熵的计算 说明： 1利用random函数和归一化方法构造一个二维离散随机变量X,Y； 2分别计算X与Y的熵、联合熵、条件熵：HX、HY、HX,YHX|Y、IX|Y； 3对测试通过的程序进行规范和优化； 4编写本次实验的实验报告; 附实验一主要内容及源程序 实验一离散二维随机变量信息熵的计算 1 实验内容 1利用random函数和归一化方法构造一个二维离散随机变量X,Y； 2分别计算X与Y的熵、联合熵、条件熵：HX、HY、HX,YHX|Y、IX|Y； 2 数据结构与算法描述 1函数的定义：函数的数据成员 1.随机生成函数的代码： int k,n,t=0;

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