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《信息论与编码》教学大纲

课程名称（中/英文）：信息论与编码/InformationTheoryandCoding

课程编号：242039

适用专业：通信工程、电子信息工程

学分：3

学时：48（其中：理论学时48，实践学时0）

课程类型：专业类

先修课程：微积分、大学物理、概率论

开课单位：电气与信息工程学院

一、课程简介

信息论与编码是通信的数学理论，它是一门应用概率论与随机过程等方法来研究信息的传输、存储、处理、控制和利用的一般规律的科学。它主要研究如何提高通信系统的可靠性和有效性，以使通信系统最优化。“信息论与编码”是通信工程专业的必修课程，在此基础上培养学生的实践能力，为学生未来的发展奠定坚实的基石。

信息论与编码应用概率论与随机过程等方法解决通信的有效性问题和可靠性问题，从信息概念的引入、信息的度量开始，介绍香农三定理在通信系统中进行信息处理的基本原理和一般过程，在此基础上，介绍信源编码和信道编码的设计原理，以及多种经典信源编码和信道编码算法。

??信息论与编码课程的学习，对培养学生的科学思维能力、提高学生分析问题和解决问题的能力，具有十分重要的作用。信息论与编码是通信工程专业的必修课程，将为进一步学习后续课程打下坚实基础，为学生的未来发展奠定坚实基础。

二、课程目标

（一）课程具体目标

通过本课程的教学，学生应具备下列能力：

课程目标1：掌握信息论与编码基础知识，能应用其中基本概念、基本理论、基本分析方法对通信问题进行分析计算。（支撑毕业要求指标点3.1）

根据研究问题的背景，学会建立信源及信道的数学模型，掌握信源熵、互信息量、信息率失真函数、信道容量、信源编码、信道编码等信息论与编码主要分支的基本理论和计算方法，能够综合运用所学知识解决实际问题。

课程目标2：能够针对具体通信系统要求，进行分析计算和综合设计。（支撑毕业要求指标点3.2）

熟练使用Matlab、C、python等计算软件实现算法编写与计算。能综合运用数学知识、信息理论、编码基本知识，对通信工程领域中的复杂通信系统进行定性分析和定量设计。

课程目标3：会根据应用需求确定常见通信系统的性能指标及形式。（支撑毕业要求指标点3.3）

能根据不同应用场合对通信系统的需求，确定性能指标，选择或设计系统模块。

课程目标4：有设计常用通信系统的能力。（支撑毕业要求指标点3.4）

通过学习该课程，培养学习者解决复杂工程问题的能力。使学习者在学习和工作中对问题进行定量精度分析，理解通信理论的有效性和可靠性等基本问题，并用于解决复杂工程问题。

注：针对本专业类课程信息论与编码，结合课程内容提炼育人要素，穿插与专业相关的传统文化，在完成专业知识能力目标的同时，完成教书育人功能。

（二）课程目标与专业毕业要求的关系

表1是信息论与编码课程目标与对应支撑的毕业要求及毕业要求指标点。

表1课程目标与毕业要求对应关系表

课程目标

毕业要求指标点

毕业要求

课程目标1

3.1掌握信息论与编码基础知识，能应用其中基本概念、基本理论、基本分析方法对通信问题进行分析计算。

3、设计/开发解决方案

课程目标2

3.2能够针对具体通信系统要求，进行分析计算和综合设计。

3、设计/开发解决方案

课程目标3

3.3能够根据应用需求确定常见通信系统的性能指标及形式。

3、设计/开发解决方案

课程目标4

3.4能够设计常用通信系统模块及相应编解码过程。

3、设计/开发解决方案

三、教学内容与基本要求

表2课程目标与教学内容/教学方法

课程目标

教学内容

课程思政教育内容

教学方法/考核评价方式

计划学时

（共48）

预期学习结果（能力提升）

课程目标1：掌握信息论与编码基础知识，能应用其中基本概念、基本理论、基本分析方法对通信问题进行分析计算。

信息论的形成和发展

信息理论研究的内容

通信系统的模型

信息论的应用

通过绪论部分对信息论发展历史及现状的介绍，让学生时刻关注我国通信技术的发展，激发学生科技兴国的家国情怀。

讲授、课堂讨论、线上学习/

平时成绩，期末考试

2

绪论：了解信息论的形成和发展过程，明确信息论研究的主要内容及其在实际通信理论中的工程意义；熟知通信系统模型的组成以及各模块的作用，明确编码的种类及在实际工程应用中的重要作用。

信源的描述与分类

离散信源熵和互信息

离散序列信源的熵

连续信源的熵和互信息

信源的冗余度

讲授信源及信息熵知识，联系实际信源的多样性，培养学生的辩证思维、严谨客观的科学态度和勇于探索的精神。

讲授、课堂讨论、线上学习/

平时成绩，期末考试

10

信源与信息熵：掌握信息定义与度量，了解信息函数的性质；掌握各种信源的描述方法，深刻理解互信息的意义；能够熟练计算信源的符号熵和序列熵并掌握其性质

信道的基本概念

离散单个符号信道及其容量