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教学大纲

电子信息类

Electron  Communication  Kind

《信息论----基础理论与应用》课程教学大纲

Communication  Theory

课程编号:           适用专业 :信息与电子专业

学时数:72           执笔者:刘昌红    编写日期:2003年1月

一、 课程的性质和目的

《信息论----基础理论与应用》(以下简称“信息论”)是为电子信息类各专业开设的必修基础课,人类社会的生存和发展无时无刻都离不开信息的获取、传递、处理、控制和利用。特别是,迈入21世纪-----高度的信息化时代,信息的重要性更是不言而喻。所以,现在人们对于信息论的基本理论已不再感到陌生,抽象及难以理解和掌握。

二、 课程教学内容

该课程主要是系统地介绍香农(Shannon)信息论的基本内容以及它的应用。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,给出详细的数学推演过程和证明,力求物理概念清晰、数学结构严谨和完整。在内容的编排上,力求由浅人深、循序渐进,合理而系统地安排章节。

第一章  绪论(2学时)

首先阐述信息的概念,引出香农关于信息的定义。

第二章  离散信源(Somce)及其信息测度(14学时)

深入理解掌握信源的数学模型(Model)及分类、离散信源的信息熵(Entropy)、信息熵的基本性质、信息熵的惟一性定理。理解离散无记忆的扩展信源、离散平稳信源、马尔可夫信源、信源剩余度与自然语言的熵 。

第三章  离散信道(Channel)及其信道容量(14学时)

深入理解和掌握信道的数学模型及分类、平均互信息及平均条件互信息、平均互信息的特性,理解信道容量及其一般计算方法、离散无记忆扩展信道及其信道容量、独立并联信道及其信道容量、串联信道的互信息和数据处理定理、信源与信道的匹配。

第四章  无失真信源编码(Somce  coding)(14学时)

深入理解和掌握编码器、等长码、渐近等分割性和典型序列、等长信源编码定理、变长码、变长信源编码定理、霍夫曼码(Huffman)和其他编码方法、几种实用的无失真信源编码方法。

第五章   有噪信道编码(8学时)

理解错误概率和译码规则、错误概率与编码方法、联合ε典型序列、有噪信道编码定理、联合信源信道编码定理、纠错码的基本思想

汉明码。

第六章   波形信源和波形信道(4学时)

深入理解和掌握波形信源的统计特性和离散化、 连续信源和波形信源的信息测度、具有最大熵的连续信源、熵功率、连续信源熵的变换、连续信道和波形信道、连续信道和波形信道的信息传输率、连续信道和波形信道的信道容量、连续信道编码定理。

第七章  保真度准则下的信源编码(2学时)

理解失真度和平均失真度、信息率失真函数及其性质、信息率失真函数的参量表述及其计算,了解二元信源和离散对称R(D)函数、连续信源的信息率失真函数、保真度准则下信息定、联合有失真信源信道编码定理、有失真信源编码定理的实用意义。

本课程以课堂讲授为主、上述各章的学时安排中,包括习题课及课堂教学安排的CAI录相教学学时

三、课程教学的基本要求

本课程以课堂讲授为主,精讲多练,注重理论联系实际,并在课堂讲授过程中向学生介绍各章主要专业英语词汇.各章中平行的内容可安排学生自学,以提高学生独立思考和解决问题的能力.在本课程讲授之开始,可安排学生观看“信息论”等录像片.使学生对该课有一个总体感.在布置课外作业时可适当安排利用计算机解答有关侧重于计算的部分题目(用Mathematica或Maple软件).另外,还可请国内知名专家作讲座,使学生对本课程的国内外动态有一定的了解.本课程考核的形式可根据课程内容而决定,同作业、平时测验、闭卷考试相结合的方式进行,着重对知识的理解和应用,尽量避免死记硬背的考试,在教学中,通过习题的布置,仗学生深入理解基本原理及概念,提高分析和解决问题的能力。

题量要求如下:

第二章 10------15题      

第三章  10------15题

第四章 10------14题

第五章 5-------15题

第六章 5------10题

第七章 5------10题

四、本课程与其它课程的联系与分工

信息论正是一门应用概率论、随机过程和数理统计等方法来研究信息的存储、传输和处理中一般规律的学科。它主要研究如何提高信息系统的可靠性、有效性、保密性和认证性,以使信息系统最优化。所以,学习和掌握信息论越来越受到人们的重视和需求。

随着现代信息技术水平的迅猛发展和提高,信息论的一些基本理论,如:信道编码即纠错码理论、无失真和限失真信源编码即数据压缩原理等,在通信、计算机通信、数字影像等工程实践中都得到广泛的应用。甚至,日常生活娱乐中如数字激光影碟机、数字家庭音像系统等都普遍采用了纠错码技术和数据压缩技术。




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