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《信息论与编码》课程教学大纲

目录课程介绍与教学目标信息论基本概念信道与信道容量信源编码理论信道编码技术差错控制编码技术课程总结与展望

01课程介绍与教学目标Chapter

123随着信息技术的飞速发展，信息论与编码作为信息科学的基础理论，对于培养高素质信息技术人才具有重要意义。信息时代的重要性信息论与编码涉及数学、计算机科学、通信工程等多个学科领域，有助于培养学生跨学科的综合能力。学科交叉性本课程注重理论与实践的结合，通过实验、课程设计等环节，提高学生的动手能力和创新意识。理论与实践结合课程背景及意义

03情感目标培养学生对信息科学的兴趣和热情，树立正确的价值观和职业道德观。01知识目标掌握信息论与编码的基本概念、原理和方法，了解相关领域的前沿动态。02能力目标培养学生分析问题、解决问题的能力，以及自主学习和终身学习的意识。教学目标与要求

教材选用《信息论与编码》（第二版），XXX主编，XXX出版社出版。参考书目《信息论导论》（第三版），XXX著，XXX出版社出版；《现代编码理论》，XXX著，XXX出版社出版。教材选用及参考书目

02信息论基本概念Chapter

信息的定义信息是消除不确定性的量度，是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。信息的度量方法信息的度量方法有多种，如香农信息熵、哈特莱信息量等，其中香农信息熵是最常用的度量方法。信息的性质信息具有可传递性、可压缩性、可共享性、可处理性等基本性质。信息及其度量

熵的定义熵是描述系统不确定性或混乱程度的物理量，在信息论中用来度量信源的平均信息量。熵的性质熵具有非负性、确定性、可加性、极值性等基本性质，这些性质在信息处理中具有重要的应用价值。熵的计算方法熵的计算方法有多种，如直接计算法、递推计算法、最大熵法等，其中直接计算法是最常用的方法。熵及其性质

互信息的定义互信息是描述两个随机变量之间相互依赖程度的物理量，在信息论中用来度量信道传输信息的能力。条件熵的定义条件熵是指在给定某个条件下，随机变量的不确定性或混乱程度，在信息论中用来度量信道在给定条件下的平均信息量。互信息的性质互信息具有非负性、对称性、可加性等基本性质，这些性质在通信系统中具有重要的应用价值。条件熵的性质条件熵具有非负性、确定性、可加性等基本性质，这些性质在数据压缩和加密等领域具有重要的应用价值。互信息及条件熵

03信道与信道容量Chapter

离散信道模型描述离散信源和离散信宿之间的通信过程，包括输入字母表、输出字母表、转移概率矩阵等要素。连续信道模型描述连续信源和连续信宿之间的通信过程，采用概率密度函数描述信号传输的统计特性。半连续信道模型描述离散信源和连续信宿或连续信源和离散信宿之间的通信过程，采用混合型的数学模型进行描述。信道模型及分类

定义及计算方法，包括最大互信息、最小条件熵等概念。离散信道容量定义及计算方法，涉及香农公式及其在特定信道下的应用。连续信道容量阐述信道容量在通信系统中的重要性，以及与实际通信性能之间的关系。信道容量的物理意义信道容量及其计算

阐述在离散信道中，当码长足够长时，存在一种编码方法使得信息传输的错误概率任意小。离散信道编码定理阐述在连续信道中，当信号带宽和信噪比满足一定条件时，可以实现无失真传输。连续信道编码定理说明在给定信道条件下，通过合理的编码设计可以实现可靠通信，为通信系统设计和优化提供理论指导。信道编码定理的意义信道编码定理

04信源编码理论Chapter

连续信源字符集合无限不可数的信源，如语音、图像等。平稳信源与非平稳信源根据信源输出符号的统计特性是否随时间变化而分类。离散信源字符集合有限或可数的信源，如文字、数字等。信源模型及分类

编码定理对于无记忆离散信源，存在一种无失真的编码方法，使得编码后的平均码长趋近于信源的熵。编码效率衡量编码方法性能的重要指标，定义为编码后平均码长与信源熵的比值。霍夫曼编码一种常用的无失真信源编码方法，根据字符出现概率构造最优前缀码。无失真信源编码定理030201

差错控制编码通过增加冗余信息来提高传输的可靠性，常用的差错控制编码包括奇偶校验码、循环冗余校验码（CRC）等。信道模型描述信道对传输信号的影响，包括加性噪声、乘性噪声等。信道容量在给定信道条件下，可靠传输信息的最大速率。有噪信道编码定理对于离散无记忆信道，存在一种编码方法，使得当信息传输速率小于信道容量时，可以实现任意小的错误概率。有噪信道下的信源编码

05信道编码技术Chapter

线性分组码编码原理详细阐述线性分组码的编码过程，包括信息位与校验位的计算方法。常见线性分组码介绍几种常见的线性分组码，如汉明码、BCH码等，并分析其编码效率与纠错能力。线性分组码基本概念介绍线性分组码的定义、性质、生成矩阵与校验矩阵等基本概念。线性分组码原理及构造方法

卷积码基本概念介绍