2022级通信工程《信息理论与编码》教学大纲-修改.docxVIP

《信息理论与编码》教学大纲

课程英文名

Informationtheoryandcoding

课程代码

03M0081

学分

2

总学时

32

理论学时

32

实验/实践学时

0

课程类别

专业教育课程

课程性质

限选

选修课程

高等数学、概率论与数理统计、线性代数、信号与系统

适用专业

通信工程

开课学院

信息工程学院

教材

（一）推荐教材：

《信息论与编码（第4版）》，曹雪虹、张宗橙，清华大学出版社，2014.5

（二）主要参考书：

《信息论与编码（第3版）》，陈运、周亮、陈新，电子工业出版社，2015.12

注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。

一、课程性质和教学目标

（一）课程地位

本课程是通信工程专业的一门重要的专业限选课程。本课程应用高等数学的代数理论、概率论与数理统计理论的概率论知识、线性代数的矩阵变换等知识，能够应用数学、自然科学和电子信息工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。为后续更深层次的数字通信系统课程提供分析的基础理论知识。

（二）课程目标

该课程应达到的预期学习结果（ILO，IntendedLearningOutcomes）如下所示：

1、ILO-1.信息理论与编码基本概念：了解通信工程中信息理论与编码方法的基本概念，了解通信系统基本组成，了解香农三大定律基本定义与适用场景。

2、ILO-2.信源的度量：理解信息的定义和度量基本思想，掌握熵和互信息的概念与分析能力；掌握信息率失真函数的物理内涵和数学模型，理解信源无损和有损编码数理原理；

3、ILO-3.信源、信道编码：具备使用信息论基本原理实现无损信源编码设计能力；理解信道容量物理意义，学会信道数学建模，并掌握基本信道容量的计算与分析能力；设计并实现简单的信道编码方案，对编码的检错纠错能力进行分析。

思政教育目标：

通过让学生充分了解通信技术和产业的发展全貌，让学生理解以华为为代表的中国通信产业从3G跟随、4G并行、5G引领的伟大跨越，激发学生的爱国主义热情和不断进取的斗志，激励学生投身于我国信息技术新的突破。

课程目标与毕业要求对应关系

本课程支撑的毕业要求如下：

毕业要求2：问题分析：能够应用数学、自然科学和通信工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析通信领域复杂工程问题，以获得有效结论。

毕业要求2-3：认识到解决问题有多种方案，能够通过理论推理、文献研究和工程方法分析和总结解决通信复杂工程问题的可能途径，寻求解决方案。

说明：通过本课程的学习，使学生能够应用信息论原理识别、表达、并通过文献研究分析通信领域编码工程问题，提出解决方案。

毕业要求4：研究：能够基于通信工程科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。

毕业要求4-1：能够应用专业知识，通过文献研究或相关方法对通信系统和通信网络等问题的解决方案进行调研和分析，选择合理的研究路线，设计实验方案，搭建实验系统。

说明：通过本课程的学习，使学生能够基于信息论原理并采用科学方法对复杂通信工程问题进行研究，设计相关编码方案、分析与解释编码结果，得出正确有效结论。

表1课程目标对毕业要求的支撑关系

课程目标

毕业要求

毕业要求2-3

(支撑强度：M)

毕业要求4-1

(支撑强度：M)

ILO-1

0.2

0

ILO-2

0.8

0

ILO-3

0

1

注：表1中的系数说明本课程中的不同课程目标对相关毕业要求支撑的权重，用于毕业要求达成度分析。根据表1，本课程目标的达成度对相关毕业要求的支撑情况如下：

支撑毕业要求2的分值=ILO-1达成度*20%+ILO-2达成度*80%；

支撑毕业要求4的分值=ILO-3达成度*100%。

三、课程主要内容与基本要求

1、绪论

教学内容：（1）信息论历史；（2）通信系统基本模型；（3）通信系统要解决根本问题。

基本要求：了解信息论的形成与发展、信息理论研究的主要内容和信息论的应用背景，掌握通信系统的基本模型，理解如何有效、可靠地传输，是通信系统要解决的两个根本问题，以及信息、消息和信号等信息论中基本概念的区别和联系。通过这部分的学习，能使学生对信息理论与编码有初步了解，为后续学习奠定了基础。

思政教育目标：通过对信息理论的发展历程，让学生感受我国通信产业人员在不断突破自我，逼近通信系统理论极限的奋斗精神，激励学生对专业的兴趣与热爱。

2、信源与信息熵、信息率失真函数

教学内容：（1）信息熵定义与性质；（2）信息熵计算。（3）信息率失真函数计算

基本要求：了解信息熵的概念、理解信息量的计算、掌握信息熵的性质和离散信源信息熵的计算；了解信息率失真函数的物理和数学概念。这部分是该课程的数学基础