《信息论与编码》说课
信息论与编码基础教程第一章
及
常 用
（4）认证性：
术 语
接收者能正确判断所接收的消息的正确性，
验证消息的完整性，而不是伪造和篡改的。
Page 23
1.3
第一章 绪 论
4．信息的特征
信
息 论
（1）信息是新知识、新内容；
的 概
（2）信息是能使认识主体对某一事物的未知
念 及
性或不确定性减少的有用知识；
常
用 （3）信息可以产生，也可以消失，同时信息
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第一章 绪 论
1-1 信息、消息、信号的定义是什么?三者的关 系是什么?
1-2 简述一个通信系统包括的各主要功能模块及 其作用。
1-3 写出信息论的定义（狭义信息论、广义信息 论）。
1-4 信息有哪些特征? 1-5 信息有哪些分类? 1-6 信息有哪些性质？
Page 32
1.1
信
1961年，香农的“双路通信信道”（Two-
息 论
way Communication Channels）论文开拓了多
发 展
用户信息理论的研究。到20世纪70年代，有关信
简 息论的研究，从点与点间的单用户通信推广发展
史
到多用户系统的研究。
1972年，T Cover发表了有关广播信道的 研究，以后陆续进行了有关多接入信道和广播信 道模型和信道容量的研究。
Page 20
1.3
第一章 绪 论
信 3）信号
息 论
定义:
的 概
把消息换成适合信道传输的物理量（如电
念 信号、光信号、声信号、生物信号等），这种
及 常
物理量称为信号。
用
术
语
信号是信息的载体，是物理性的。
精品课课件信息论与编码(全套讲义)
跨学科交叉融合
信息论将与更多学科进行交叉融合，如物理学、 化学、社会学等，共同推动信息科学的发展。
编码技术的发展趋势
高效编码算法
随着计算能力的提升，更高效的编码算法将不断涌现，以提高数据 传输和存储的效率。
智能化编码
借助人工智能和机器学习技术，编码将实现智能化，自适应地调整 编码参数以优化性能。
跨平台兼容性
未来的编码技术将更加注重跨平台兼容性，以适应不同设备和网络环 境的多样性。
信息论与编码的交叉融合
理论与应用相互促进
信息论为编码技术提供理论支持， 而编码技术的发展又反过来推动 信息论的深入研究。
共同应对挑战
精品课课件信息论与编码(全套 讲义)
目
CONTENCT
录
• 信息论基础 • 编码理论 • 信道编码 • 信源编码 • 信息论与编码的应用 • 信息论与编码的发展趋势
01
信息论基础
信息论概述
信息论的研究对象
研究信息的传输、存储、处理和变换规律的科学。
信息论的发展历程
从通信领域起源，逐渐渗透到计算机科学、控制论、 统计学等多个学科。
卷积编码器将输入的信息序列按位输入到一个移位寄存器中，同时根据生成函数将移位寄存 器中的信息与编码器中的冲激响应进行卷积运算，生成输出序列。
卷积码的译码方法
卷积码的译码方法主要有代数译码和概率译码两种。代数译码方法基于最大似然译码准则， 通过寻找与接收序列汉明距离最小的合法码字进行译码。概率译码方法则基于贝叶斯准则， 通过计算每个合法码字的后验概率进行译码。
04
《信息论与编码》课程教学大纲.doc
《信息论与编码》课程教学大纲Information Theory & Codec.一、课程教学目标1、性质和地位：信息论与编码是通信工程（与计算机通信）专业的一门重要的专业课。
该课程是继通信原理与程控交换之后，为从事通信信息的编码研究学习而开设的专业必修或选修课。
2、知识要求：本课程的教学目的是通过教学和必要的练习、实践环节，使学生了解信息论的信源、信源炳概念，熟悉信源、信道编码定理，掌握一些重要的编码方法，为将来从事通信信息资源研发应用打好必要的基础。
3、能力要求：除课堂学习理论知识之外，通过练习与实践掌握一些常用的编码定理与编码方法，加深对信息论编码与通信可靠性、安全性的关系的认识。
二、教学原则和基本要求本课程教学采用课堂讲授与课外作业为主，以必要实习、实践（4~8学时）为辅的方法教学，通过本课程学习应达到如下基本要求：1.了解信息论信源炳重要基本概念；2.了解信息论的信源、信道编码定理；3.掌握信源炳的计算；4.掌握无失真信源最佳编码法（香农码、费诺码、哈夫曼码）；5.掌握限失真信源常用编码法；6.了解几种信道差错编码及密码编码原理与方法。
三、教学内容和学时分配1.总体安排：本课程授课时间为48学时，3学分。
具体授课内容与学时列表分配如下: 教学内容章目本课程学分：3学时分配讲课学时课堂讨论编程实习合计第一章绪论1第二章信源及信源嫡8第三章无失真信源编码72第四章限失真信源编码9第五章信道编码132第六章密码学6合计444482.具体要求：第一章绪论［目的要求］了解信息论的发展及通信系统的模型。
［教学内容］信息论的发展，通信系统的模型。
［重点难点］无。
［教学方法］课堂教学。
［作业］无。
［课时］1学时第二章信源及信源炳［目的要求］了解信源的信息量与嫡的概念，掌握信源炳的计算。
［教学内容］信源的描述分类，离散信源的炳和互信息，连续信源的炳和互信息, 离散序列信源的炳，冗余度。
［重点难点］自信息量、互信息，炳的计算。
《信息论与编码技术》实验教案
卷积码编码与译码方法探讨
卷积码原理
理解卷积码的基本原理和编码过程，包括卷积码 的生成函数和约束长度等概念。
编码实现
通过编程实现卷积码的编码过程，掌握卷积码编 码算法的实现方法。
译码方法
探讨卷积码的译码方法，包括维特比译码算法等 ，并通过仿真实验进行验证。
差错控制编码技术应用实践
应用场景
了解差错控制编码技术在通信、存储等领域的 应用场景和需求。
差错控制编码方法
介绍常用的差错控制编码方法，如奇偶校验码、循 环冗余校验码（CRC）等，并分析其性能特点。
阐述差错控制的基本概念、原理及其在数字 通信系统中的重要性。
差错控制策略设计与实现
通过实验，设计并实现一种基于特定编码方 法的差错控制策略，评估其在数字通信系统 中的性能。
图像压缩编码算法研究及实现
实验内容
设计并实现一个离散信道信息传输系统，通过输入不同的信源符号序列和信道 参数，观察并分析系统性能。
离散信道中的信息传输实验
实验步骤
1
2
1. 确定信源符号集及其概率分布；
3
2. 设计合适的信道编码方案；
离散信道中的信息传输实验
01
3. 在离散信道中实现编码后的信号传输；
02
4. 在接收端进行解码并计算误码率；
详细阐述Turbo码的编码算法、译码算法的具体实现步骤，包括交 织器设计、分量编码器选择、迭代译码算法等。
性能评估方法
介绍Turbo码性能评估的主要指标，如误码率、误帧率等，以及相 应的仿真实验方法和结果分析。
LDPC码编译码算法研究
LDPC码基本原理
介绍LDPC码的定义、分类、编码原理、译码原理等基本概念。
《信息论与编码技术》课程教学大纲
04
05
信息论基础
包括信息的定义、度量方 法、信源编码、信道编码
等基本概念和原理。
先进编码技术
介绍LDPC码、Polar码等 先进编码技术的原理、性
能和应用。
实验与课程设计
通过实验和课程设计环节 ，加深对理论知识的理解 和掌握，提高实践能力和
创新能力。
02
信息论基础
信息的定义与度量
信息的概念
信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。
其他新型编码技术
喷泉码
介绍喷泉码的基本原理和特点，如无需反馈重传、适用于广播和多播通信等。探讨喷泉码在多媒体传输、深空 通信等领域的应用。
网络编码
阐述网络编码的基本原理和思想，如中间节点对接收到的信息进行编码再传输等。分析网络编码在提高网络吞 吐量、增强网络鲁棒性等方面的优势。探讨网络编码在无线网络、P2P网络等领域的应用。
对未来学习的建议与期望
培养创新思维
01
鼓励学生提出新的编码方法和算法，培养创新思维和
实践能力
跨学科学习
02 鼓励学生跨学科学习，将信息论与编码技术与计算机
科学、数学、物理学等学科相结合，拓展视野和思路
关注社会影响
03
引导学生关注编码技术对社会的影响和应用价值，培
养社会责任感和使命感
感谢您的观看
THANKS
编码的定义
将信息转换为可在通信系统中传输的信号的过程 。
编码的分类
根据编码目的和原理，可分为信源编码、信道编 码和加密编码等。
编码的评价指标
包括编码效率、误码率、抗干扰能力等。
线性分组码
01
线性分组码的定义
一种将信息序列划分为等长的组 ，并对每组独立进行编码的方法 。
《信息论与编码》课程教学大纲
《信息论与编码》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：16052603课程名称：信息论与编码英文名称：Information Theory and Coding课程类别：专业课学时：48学分：3适用对象:信息与计算科学考核方式：考试先修课程：数学分析、高等代数、概率论二、课程简介《信息论与编码》是信息科学类专业本科生必修的专业理论课程。
通过本课程的学习，学生将了解和掌握信息度量和信道容量的基本概念、信源和信道特性、编码理论等，为以后深入学习信息与通信类课程、为将来从事信息处理方面的实际工作打下基础。
本课程的主要内容包括：信息的度量、信源和信源熵、信道及信道容量、无失真信源编码、有噪信道编码等。
Information Theory and Coding is a compulsory professional theory course for undergraduates in information science. Through this course, students will understand and master the basic concepts of information measurement and channel capacity, source and channel characteristics, coding theory, etc., lay the foundation for the future in-depth study of information and communication courses, for the future to engage in information processing in the actual work.The main contents of this course include: information measurement, source and source entropy, channel and channel capacity, distortion-free source coding, noisy channel coding, etc。
《信息论与编码实验》课程教学大纲
信息论与编码实验
Experiment of Information Theory and Coding Technology
一、课程基本情况
课程总学时：32学时
实验总学时：6学时
学分：2学分
开课学期：第5学期
课程性质：必修
对应理论课程：信息论与编码
适用专业：通信工程、电子信息工程
教材：傅祖芸编著，信息论—基础理论与应用, 电子工业出版社，2003
开课院系：电子与信息工程学院通信工程系
二、实验课程的教学目标和任务
信息论是由Shannon奠基的一门学科，它产生于有效而可靠的通信问题中，并获得了广泛应用。
通过本课程的学习，使学生对信息理论有一个比较全面和系统的了解，掌握信息论的基本概念和信息论方法，为从事信息科学的研究和应用打下一个坚实的基础。
本课程为通信工程专业的必修课程，要求学生掌握信息论的基本理论和概念，如熵、互信息熵、自信息量等。
掌握信源编码的基本方法（失真编码和无失真编码）。
掌握有噪声信道编码相关的基本概念，了解有噪声信道的纠错码的基本思想和方法。
三、实验课程的内容和要求
四、课程考核
（1）实验报告的撰写要求：按照学校格式要求，展示个人实验过程与结果，严禁抄袭。
（2）实验报告：3次
（3）考核及成绩评定：根据学生实验后所完成的实验报告，按优、良、中、差评定成绩。
五、参考书目
周荫清，信息理论基础，北京航空航天大学出版社，2012年
姜丹，信息论与编码，中国科学技术大学出版社，2004年
张宏基，信源编码原理，北京邮电大学出版社，2003年。
信息论与编码教学课件(全)
目录
• 课程介绍与背景 • 信息论基础 • 编码理论基础 • 信道编码技术 • 数据压缩技术 • 多媒体信息编码技术 • 课程总结与展望
01
课程介绍与背景
Chapter
信息论与编码概述
信息论的基本概念
01
信息、信息量、信息熵等
编码的基本概念
02
信源编码、信道编码、加密编码等
02
极化码（Polar Codes）
一种新型信道编码方式，通过信道极化现象实现高效可靠的信息传输。
03
深度学习在信道编码中的应用
利用深度学习技术优化传统信道编码算法，提高编码性能和效率。
05
数据压缩技术
Chapter
数据压缩概述与分类
数据压缩定义
通过去除冗余信息或使用更高效的编码方式，减小数据表示所需存储空间的过 程。
线性分组码原理：线性分组码是一 种将信息序列划分为等长的组，然 后对每组信息进行线性变换得到相 应监督位的编码方式。
具有严谨的代数结构，易于分析和 设计；
具有一定的检错和纠错能力，适用 于各种通信和存储系统。
循环码原理及特点
循环码原理：循环码是一种特殊的线 性分组码，其任意两个码字循环移位
后仍为该码的码字。
03
编码理论基础
Chapter
编码的基本概念与分类
编码的基本概念
编码是将信息从一种形式或格式转换为另一种形式的过程，以 满足传输、存储或处理的需要。
编码的分类
根据编码的目的和原理，可分为信源编码、信道编码、加密编 码等。
线性分组码原理及特点
线性分组码特点
监督位与信息位之间呈线性关系， 编码和解码电路简单；
信息论与编码教案
教案信息论与编码课程目标：本课程旨在帮助学生理解信息论的基本原理，掌握编码技术的基本概念和方法，并能够应用这些知识解决实际问题。
教学内容：1.信息论的基本概念：信息、熵、信源、信道、编码等。
2.熵的概念及其计算方法：条件熵、联合熵、互信息等。
3.信源编码：无失真编码、有失真编码、哈夫曼编码等。
4.信道编码：分组码、卷积码、汉明码等。
5.编码技术的应用：数字通信、数据压缩、密码学等。
教学方法：1.讲授：通过讲解和示例，向学生介绍信息论与编码的基本概念和原理。
2.案例分析：通过分析实际问题，让学生了解信息论与编码的应用。
3.实践操作：通过实验和练习，让学生掌握编码技术的具体应用。
1.引入：介绍信息论与编码的基本概念和重要性，激发学生的学习兴趣。
2.讲解：详细讲解信息论的基本原理和编码技术的基本方法，包括信源编码和信道编码。
3.案例分析：通过分析实际问题，让学生了解信息论与编码的应用，如数字通信、数据压缩等。
4.实践操作：通过实验和练习，让学生亲自动手实现编码过程，加深对知识点的理解。
5.总结：回顾本课程的内容，强调重点和难点，提供进一步学习的建议。
教学评估：1.课堂参与度：观察学生在课堂上的表现，包括提问、回答问题、参与讨论等。
2.作业完成情况：评估学生对作业的完成情况，包括正确性、规范性和创新性。
3.实验报告：评估学生的实验报告，包括实验结果的正确性、实验分析的深度和实验报告的写作质量。
1.教材：选用一本适合初学者的教材，如《信息论与编码》。
2.参考文献：提供一些参考文献，如《信息论基础》、《编码理论》等。
3.在线资源：提供一些在线资源，如教学视频、学术论文等。
教学建议：1.鼓励学生积极参与课堂讨论和提问，提高他们的学习兴趣和主动性。
2.在讲解过程中，尽量使用简单的语言和生动的例子，帮助学生更好地理解复杂的概念。
3.鼓励学生进行实践操作，通过实验和练习，加深对知识点的理解。
4.提供一些实际问题，让学生运用所学知识解决，培养他们的应用能力。
信息论与编码说课
《信息论与编码》各位老师：大家好。
我是计算机学院的。
今天我说课的内容是《信息论与编码》课程的第二章第四节平均互信息。
《信息论与编码》是信息安全专业学科的基础必修课，它是信息安全学科中许多专业课程，如：密码学、信息隐藏、信息系统安全等课的先修课程。
信息论（information theory）是信息科学的主要理论基础之一，是与概率论、随机过程和数理统计等近代数学学科相结合而建立并发展起来的。
信息论主要研究可能性和存在性问题，为具体实现提供理论依据，是信息技术发展的基本理论，因此教好学好这门课程就显得很必要、很重要。
教学目标通过本课程的学习，使学生对信息论与编码理论有比较全面和系统地了解，掌握信息论的基本概念、基本分析方法，包括信源熵、信道容量和信息失真函数等；掌握常用的信源编码方法，包括香农编码、费诺编码、哈夫曼编码、矢量量化编码和预测编码等；掌握常用信道编码，包括线性码、循环码等，为从事信息科学的研究和应用打下坚实的基础。
教材的选择我选用的教材是清华大学出版社出版的姜楠、王健编著的《信息论与编码理论》。
信息论与编码理论是从工程实践中抽象概括出来的理论知识，既具有很强的理论性，又有广泛的工程实践背景。
本科学生由于缺乏这种实践背景，往往很难理解其中的理论知识。
这本教材主要通过读者身边看得见、摸得着的例子来解释这些理论知识，讲解深入浅出。
大多数的教材除了介绍信息论基础和编码理论外，都用了大量的篇幅来证明早已成熟的理论和公式。
这本教材的重点在于对理论知识含义的说明，而非证明过程，比较适合信息安全专业的本科学生。
教学策略首先由于信息论与编码涉及的内容很多、逻辑性很强，必须合理地筛选授课内容。
在侧重基本概念、基本原理和基本方法原则指导下，重点讲授基础的或者带有普遍意义的知识点。
其次强调概念、理论的物理意义，联系应用以培养学习兴趣。
信息论与编码课程中运用了大量的数学知识，有许多复杂的数学证明、抽象的概念、枯燥的公式等等，接受起来比较困难。
信息论与编码基础教学设计
信息论与编码基础教学设计摘要信息论与编码是计算机领域重要的基础学科之一。
该文档针对信息论与编码这一学科的教学，从课程理念、课程目标、教学内容、教学方法等方面进行全面阐述，为教育教学工作者提供一定的指导和借鉴。
课程理念信息论与编码是一门抽象且重要的学科，在这门课程中应该将抽象概念与实际问题结合起来，并注重培养学生的逻辑思维和实际应用能力。
课程目标本课程旨在通过信息论与编码的基本原理，帮助学生掌握基本的编码和解码技术，使学生能够了解信息传递中的基本概念，具备对现实问题进行数据分析和解决的能力, 并为进一步深入学习相关专业知识打下基础。
教学内容第一章信息论基础知识理解信息论基础概念，包括熵、信息量、信息率，掌握信息论基本定理及其应用。
第二章离散信道和信道编码理解信道容量和误码率的概念，了解常见离散信道模型，学习信道编码的基本方法和原理。
第三章奇偶校验、CRC码和海明码了解奇偶校验、CRC码和海明码的原理和编码技术，并能够运用奇偶校验和海明码对数据进行矫正和校验。
第四章线性码及其应用深入学习线性码的数学原理和编码技术，了解线性码的纠错能力，学习编码和译码的基本算法。
教学方法讲授课堂讲解通过课本内容对与信息理论相关的概念进行详细的阐述、讲解，对实际问题进行演示。
实验教学通过实验操作方式，让学生更系统化的认识信息编码的过程，有助于加强综合应用能力和对概念的理解。
课堂讨论通过讨论，鼓励学生积极参与讨论和思考，了解学生掌握情况，并且可以通过体验实践的过程中，不断加强信息理论的认识。
教学价值信息论与编码是计算机科学和通信领域中的重要基础知识。
学习信息论相关知识，可以有效地促进信息技术的发展与进步,提升信息抗干扰能力, 并且对于信息科学研究具有重要作用。
结论信息论与编码是计算机科学领域中至关重要的一门课程，它能够培养学生抽象思维和实践应用能力，掌握基本的编码和解码技术。
教育教学工作者应该注重引导学生进行实际操作、综合应用，提高信息技术能力和实际运用水平，增强对信息技术的应用与了解。
信息论与编码授课教案
信道编码的基本概念
为了提高信息传输的可靠性，在发送端对信息进行差错控 制编码，使接收端能够自动检查并纠正传输中的差错。
信道编码定理
香农第二定理指出，只要信息传输速率小于信道容量，就 存在一种编码方法，使得当码长n充分大时，信息的传输差 错概率可以任意小。
信道编码的性能指标
主要包括编码效率、纠错能力和译码复杂性等。
编码方法
线性分组码的编码方法主要包括系统编码和非系统编码。系统编码生成的码字中信息位保持不变，而 非系统编码则允许信息位和校验位混合。
性能分析
线性分组码的性能主要通过误码率、纠错能力和编码效率等指标进行评估。误码率反映了传输过程中 错误的概率，纠错能力表示了码字在出现错误时的自我修复能力，而编码效率则体现了编码方案的有 效性和实用性。
介绍Polar码的基本原理，包括信道极化现象、Polar 码的构造和编码译码算法等。
Polar码性能
分析Polar码的性能特点，如可达速率、误码率和计 算复杂度等。
Polar码应用
讨论Polar码在5G通信、物联网和可见光通信等领域 的应用前景和挑战。
07
课程总结与展望
课程重点内容回顾
编码定理与编码方法
常见线性分组码类型
1 2
汉明码
汉明码是一种具有一位纠错能力的线性分组码， 通过增加冗余位来检测并纠正单比特错误。
循环码
循环码是一种特殊的线性分组码，其码字具有循 环移位特性，使得编码和解码过程得以简化。
3
里德-所罗门码
里德-所罗门码是一种具有强大纠错能力的线性 分组码，广泛应用于通信和存储领域。
编码方法与性能分析
卷积码
04 卷积编码器、Viterbi译码算法
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信息论与编码（第二版）
电子工程学院
《2.2 离散信源熵和互信息》说课
说教材 说教法 说学法 说教学过程 说教学反思
说教材
学情分析
优点：思维活跃，热爱新鲜事 物。 不足：注意力集中的时间短， 不喜欢理科课程，甚至有一种厌倦 感。
应对方法
将一节课分为多个片段，并在 教学过程中使用一些激发学生兴趣 的小手段；多使用语言或其他方式 鼓励学生。 使学生学在其中，乐在 其中。
5、布置作业可加强课后巩固，引出下一节可得学习内 容
教学反思
1、细致讲解可将知识点讲解到位，促进 了我的成长。 2、不足：课堂气氛过于生硬，不便提起 学生的学习兴趣，教学方法有待提高。
学法设计
引申法——内容引入（PPT）
验证法——例题强化(板书) 归纳强调法——习题总结
教学过程——循序渐进式
1、回顾上节课内容并引入本
节课内容（5分钟） 2、通过定义引入本节课学习 内容讲授自信息量的概念和求 解方法（10分钟） 3、离散信源熵的概念和求解
（20分钟）
将整节课分为四个片段。 使用完成任务的方式各个 击破。 从完成一个总任务开 始讲起，由教师创设情境， 学生自主探究，同时，采 用小组内互助和协作的形 式，使学生在教师的引导 下自主完成每一个任务。 将“做中教，做中学”的 职教理念贯穿始终。 尾声是本节课的结束， 也是下节课的养学生分析信息量的能力 *培养学生解决条件熵、联合 熵的能力
教学目标
情感目标
培养学生的发散思维 和创新意识
知识目标
重点与难点
教法展示
讲解 基础 知识点 之后 通过 课本习题 巩固记忆 和使用能 力
通过上节课的学习内容引入 本节课学习内容
*任务驱动法 *习题深入分析法 *探究法
最后通过课堂练习检验学 习成果
4、课本例题讲解（5分钟） 5、尾声：课后习题加强练习
（5分钟）
1、回顾上节课讲解的求稳态的分布概率，概率的大小 决定信息量的大小，如何求解信息量是本节课的内容 2、通过定义讲解新知识点，层层解析深入分析各知识 点 3、例题讲解加深印象，能让学生灵活应用 4、综合习题能将各知识点串起来，锻炼使用能力，检 查学习效果。