信息论在信息与通信工程领域的应用
通信工程专家：克劳德·香农(Claude Shannon)人物简介
香农的信息论在数字通信与数据压缩领域的影响
香农的信息论对数字通信的发展产生了重要影响
• 香农的信息论为数字通信提供了理论支持
• 香农的信息论在数字通信领域得到了广泛应用
香农的信息论对数据压缩的发展产生了重要影响
• 香农的编码理论为数据压缩提供了方法和技术支持
香农在其他科学领域的成就
• 香农在人工智能、机器学习等领域也取得了重要成果
• 香农的成就为这些领域的发展提供了理论支持和技术指导
04
克劳德·香农的遗产与影响力
香农对当代通信技术的影响
香农对当代通信技术的影响
• 香农的信息论和编码理论对通信技术的发展产生了深远影响
• 香农的遗产在通信工程领域仍然具有重要的价值和意义
• 香农编码在通信工程领域得到了广泛应用
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香农的其他贡献
• 香农还研究了信道容量、噪声等通信工程领域的重要问题
• 香农的贡献为通信技术的发展提供了理论支持和技术指导
香农的荣誉与奖项
香农获得了许多荣誉和奖项
香农的荣誉和奖项是对他在通信工程领
域的杰出贡献的认可
• 1966年，香农获得了美国科学院院
• 香农的信息论和编码理论对通信技术
士称号
的发展产生了深远影响
• 1978年，香农获得了美国国家科学
• 香农的遗产在通信工程领域仍然具有
奖章
重要的价值和意义
• 香农还获得了许多其他国际奖项，如
英国皇家学会院士等
02
香农的信息论与通信工程贡献
香农的信息论基本原理及概念
信息论是研究信息传输、存储和处理的一门学科
• 香农的信息论为通信工程领域提供了理论支持
信息论在通信工程中的应用
信息论在通信工程中的应用信息论是由克劳德·香农于1948年提出的，它是研究在信息传输过程中信息的传输、表示、处理、存储等问题的数学理论。
信息论中的基本概念包括：信息量、熵、信道容量等。
信息论不仅在通信工程、计算机科学等领域中得到广泛的应用，而且在生物学、财务等领域也有着很重要的应用。
在通信工程中，信息论有着广泛的应用，特别是在数码通信和无线通信中的应用最为广泛，下面我们就从这两个方面来介绍信息论在通信工程中的应用。
一、数码通信中的信息论应用数码通信中，数据在传输过程中会遭受到各种干扰，如噪声、衰落等。
信息论研究了如何通过编码和解码技术，使数据在传输过程中尽可能地保持原始信息的完整性。
下面我们将介绍两个信息论在数码通信中的应用例子：调制与编码。
1. 调制调制是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，在无线通信和有线通信中都有着广泛的应用。
调制可以将传输数据的信息通过某一个特定的载波频率进行传输，经过调制的信号的可靠性会提高，同时也可以被用来降低传输噪声的影响。
信息论中的香农定理指出，对于一个噪声随机分布的信道，最大信道容量是有限的，而调制技术的目的就是尽可能地接近这个极限。
因此，调制技术的选择对于数码通信系统的性能有着很大的影响。
2. 编码编码是数码通信中的另一个重要技术，它可以用来降低传输数据时的错误率。
编码技术包括前向纠错编码和追溯纠错编码两种。
前向纠错编码可以在传输数据的同时检测出其中的错误，而追溯纠错编码可以在传输数据出现错误时进行修复。
信息论中的海明编码是一种最常用的前向纠错编码技术。
它可以通过增加冗余信息的方式来探测和修复错误。
海明编码可以在多元数字信道中产生最小误差概率。
二、无线通信中的信息论应用对于无线通信来说，最大的问题是信号传输的距离和传输信号的信噪比。
信息论中的一些概念和技术可以帮助我们解决这些问题，下面我们将介绍两个信息论在无线通信中的应用例子：无线多输入多输出（MIMO）和功率控制。
有关信息论的书籍
有关信息论的书籍全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：信息论是一门研究信息传输、存储和处理的学科，其核心是研究信息的度量、压缩、传输和安全性保障。
信息论在通信领域、计算机科学、统计学等领域有着广泛的应用，对于现代社会的信息化进程起着至关重要的作用。
《信息论导论》是一本经典的信息论教材，由克里斯托弗·克里斯托弗（Christopher Bishop）编著。
本书系统地介绍了信息论的基本理论和方法，适合作为信息论初学者的入门教材。
在书中，作者从信息的基本概念出发，讲解了信息量、信息熵、信道容量等基本概念，并重点介绍了信息编码、误差校正、数据压缩等应用技术。
信息是我们生活中不可或缺的一部分，无论是文字、声音、图像等形式的信息都需要通过各种方式进行传输和处理。
信息论提供了一种科学的方法来量化信息的特性和传输过程中的效率，为我们理解信息的本质、设计高效的信息传输系统提供了理论基础。
通过信息论，我们可以了解信息的形式、结构、传输方式、处理方法等方面，从而更好地利用信息资源，提高信息的传输效率和安全性。
在信息论的研究中，信息量和信息熵是两个重要的概念。
信息量是用来度量信息的量的大小，通常使用二进制位（bit）作为单位。
信息熵则是用来度量信息的不确定度的大小，是信息论中的一个重要概念。
信息熵越大，信息的不确定度就越大，反之亦然。
信息熵的计算方法是根据信息的概率分布来计算的，可以用来评估一个信息系统的复杂度和稳定性。
除了信息量和信息熵，信息论还涉及到信道容量、编码理论、压缩方法等多个方面的研究。
信道容量是指在一定的信噪比条件下，信道所能传输的最大信息量，是一种极限性质的指标。
编码理论是研究如何设计有效的编码方案来提高信息传输的效率和可靠性。
数据压缩则是研究如何在保证信息质量的前提下，尽可能减少信息的存储空间或传输带宽。
这些方面的研究成果广泛应用于通信、数据存储、图像处理、机器学习等领域，推动了信息技术的发展和应用。
通信的数学基石——信息论
通信的数学基石——信息论引言1948年，美国科学家香农（C. E. Shannon）发表了题为“通信的数学理论”论文，这篇划时代学术论文的问世，宣告了信息论的诞生。
文中，香农创造性地采用概率论的方法研究通信的基本问题，把通信的基本问题归结为“一方精确或近似地重现出另一方所选择的消息”，并针对这一基本问题给予了“信息”科学定量的描述，第一次提出了信息熵的概念，进而给出由信源、编码、信道、译码、信宿等组建的通信系统数学模型。
如今，信息的概念和范畴正不断地被扩大和深化，并迅速地渗透到其他相关学科领域，信息论也从狭义信息论发展到如今的广义信息论，成为涉及面极广的信息科学。
信息论将信息的传递看作一种统计现象，运用概率论与数理统计方法，给出信息压缩和信息传输两大问题的解决方法。
针对信息压缩的数学极限问题，给出了信息源编理论；针对信息传输的极限问题，则给出了信道编码理论。
《信息论基础与应用》在力求降低信息论学习对数学理论要求下，加强了信息论中基础概念的物理模型和物理意义的阐述；除此这外，该书将理论和实际相结合，增加了在基础概念的理解基础上信息论对实际通信的应用指导，并给出了相关应用的MATLAB程序实现，以最大可能消除学生对信息论学习的疑惑。
全书共分7章，第1章是绪论，第2章介绍信源与信息熵，第3章介绍信道与信道容量，第4章给出信源编码理论，第5章给出信道编码理论，在此基础上，第6章、第7章分别介绍了网络信息理论和量子信息理论。
什么是信息论什么是信息论？信息论就是回答：1）信息是如何被度量？2）如何有效地被传输？3）如果接收到的信息不正确，如何保证信息的可靠性？4）需要多少内存，可实现信息的存储。
所有问题的回答聚集在一起，形成的理论，称为信息论。
总之，信息论是研究信息的度量问题，以及信息是如何有效地、可靠地、安全地从信源传输到信宿，其中信息的度量是最重要的问题，香农首次将事件的不确定性作为信息的度量从而提出了信息熵的概念。
系统论 信息论 控制论 信息技术
系统论、信息论、控制论和信息技术是当代科学技术中的重要理论和方法。
它们在工程技术、管理科学、计算机科学等多个领域都有着重要的应用和意义。
本文将从系统论、信息论、控制论和信息技术这四个主题展开讨论，深入探究它们的核心概念、发展历程及其应用情况。
一、系统论1. 系统论的概念系统论是研究“系统”概念的一门综合性科学。
系统是由一组相互作用和相互通联的部件组成的整体，它具有统一的特性和功能。
系统论研究系统的结构、性质、规律和行为规律，并提出了系统整体性、结构性和动态性的基本原理。
系统论的出现和发展，有效地促进了人类对于复杂系统的认识和处理。
2. 系统论的发展历程系统论的概念最早可以追溯到古希腊的柏拉图，他提出了“整体”的概念并强调了整体与部分的统一。
在20世纪初，系统论逐渐形成了独立的学科体系，克劳德·香农、诺伯特·韦纳等学者在这一领域进行了深入研究。
1948年，《论数学与通信》一文标志着信息论的诞生。
20世纪50年代，美国的诺伯特·韦纳、罗斯·阿什比等提出了控制论。
20世纪60年代，信息技术开始逐渐应用于工业自动化领域，成为研究的热点。
3. 系统论的应用系统论广泛应用于工程技术、管理科学、计算机科学等领域。
在工程技术中，系统论被应用于系统建模、系统仿真、系统优化等方面，为复杂工程系统的设计与运行提供了理论支持。
在管理科学领域，系统论被应用于组织管理、生产管理、信息管理等方面，帮助管理者更好地理解和处理复杂管理系统。
在计算机科学中，系统论被应用于分布式系统、网络系统、智能系统等方面，促进了计算机科学的不断发展。
二、信息论1. 信息论的概念信息论是研究信息传输、存储和处理等问题的一门科学。
信息论的核心概念是“信息”，它是一种用于传达知识和理解的信号，具有一定的内在特性。
信息论研究信息的度量、编码、压缩、传输、保护等问题，为信息处理和通信系统提供了理论基础。
2. 信息论的发展历程信息论的概念最早由美国数学家克劳德·香农提出。
(完整word版)信息论基础理论及应用
信息论形成的背景与基础人们对于信息的认识和利用，可以追溯到古代的通讯实践可以说是传递信息的原始方式。
随着社会生产的发展，科学技术的进步，人们对传递信息的要求急剧增加。
到了20世纪20年代，如何提高传递信息的能力和可靠性已成为普遍重视的课题。
美国科学家N.奈奎斯特、德国K.屈普夫米勒、前苏联A.H.科尔莫戈罗夫和英国R.A.赛希尔等人，从不同角度研究信息，为建立信息论做出了很大贡献。
信息论是在人们长期的通信工程实践中，由通信技术和概率论、随机过程和数理统计相结合而逐步发展起来的一门学科。
信息论的奠基人是美国伟大的数学家、贝尔实验室杰出的科学家 C.E.香农(被称为是“信息论之父”)，他在1948年发表了著名的论文《通信的数学理论》，1949年发表《噪声中的通信》，为信息论奠定了理论基础。
20世纪70年代以后，随着数学计算机的广泛应用和社会信息化的迅速发展，信息论正逐渐突破香农狭义信息论的范围，发展为一门不仅研究语法信息，而且研究语义信息和语用信息的科学。
近半个世纪以来，以通信理论为核心的经典信息论，正以信息技术为物化手段，向高精尖方向迅猛发展，并以神奇般的力量把人类社会推入了信息时代。
信息是关于事物的运动状态和规律，而信息论的产生与发展过程，就是立足于这个基本性质。
随着信息理论的迅猛发展和信息概念的不断深化，信息论所涉及的内容早已超越了狭义的通信工程范畴，进入了信息科学领域。
信息论定义及概述信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。
核心问题是信息传输的有效性和可靠性以及两者间的关系。
它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。
基于这一理论产生了数据压缩技术、纠错技术等各种应用技术，这些技术提高了数据传输和存储的效率。
信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。
信息论对现代社会的意义
浅谈信息论对现代社会的意义一、信息论的定义信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。
信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑,给出了估算通信信道容量的方法。
信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。
这两个方面又由信息传输定理、信源-信道隔离定理相互联系。
从DVD到个人电脑,从卫星通信到文件,在我们今天的生活中,信息几乎在每个领域都扮演着重要角色。
工程师克劳德·香农于1948年奠定了信息论的基础,他指出了通信的极限。
基于这一理论产生了数据压缩技术、纠错技术等各种应用技术,这些技术提高了数据传输和存储的效率。
信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑,给出了估算通信信道容量的方法。
信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。
这两个方面又由信息传输定理、信源-信道隔离定理相互联系。
信息论被广泛应用在:编码学、密码学与密码分析学、数据传输、数据压缩、检测理论、估计理论、信息论第一定律、编辑词条等方面。
二、信息论对现代社会的影信息论对现代社会的影响是多方面的。
首先, 在理论研究方面, 信息论所处的地位已远远超出了香农当年所界定的“通信的数学理论”的范畴, 得到了不断的扩充和发展, 出现了语义信息、语法信息与语用信息等研究与信息的意义有关的学科, 以及面向智能研究的全信息理论。
如今, 信息已成为与物质、能量并列的宇宙中的三个基本要素, 世间万物的发展变化可归结为物质、能量和信息的传递和转化过程。
另一方面, 在科学和技术高度发展的今天, 信息的概念也被渗透到许多不同的学科和领域, 深入到了社会生活的各个方面, 成为可与相对论和量子力学并驾齐驱的新一代边缘交叉学科的重要组成部分。
第二, 在技术应用方面, 信息论为现代通信理论和技术的发展作出了不可磨灭的贡献, 信息科学与材料科学、能源科学一起已成为现代高新技术领域的三大关键技术, 信息产业已是当今社会中发展最快、效益最高、潜力最大、影响最广的最重要的支柱产业之一。
信息论、数学与通信技术交叉学科互相促进发展讨论
信息论、数学与通信技术交叉学科互相促进发展讨论作者：牛芳琳褚丽莉于玲王琼来源：《教育教学论坛》2018年第08期摘要：交叉学科是科学发展的产物，信息论正是数学学科与通信学科交叉产生的一门新的学科。
它的产生经历了“三阶段”，在三个阶段中产生、生存及发展创新，本文论述了信息论与数学、通信三门科学的关系，三者之间是相互联系、相互推动、相互发展的过程，这说明了一门科学的发展，是学科之间相互联系、相互推动的结果，要想在自己的学科中有所创新，必须掌握更多的学科知识，借鉴其他学科的观点发展自己，这些是科学技术发展的一个重要途径。
关键词：信息论；交叉学科；信源熵中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）08-0186-02一、导论随着科学技术的发展，人类社会经历了四次科学技术革命，从而推动了人类生产力水平的提高。
科学技术革命的发展推动了生产力的提高，生产力的提高同时也在推动科学技术水平的发展，各个学科之间的联系越来越紧密，相互促进，相互发展。
针对科学技术的发展，各个学科之间看起来是相互独立的，但学科之间的相互联系越来越紧密，因此交叉科学的概念出现了。
什么是交叉学科？它是所有介于两大知识板块之间的交叉学科的统称或总称。
这种理解符合钱学森先生的观点：“所谓交叉科学是指自然科学和社会科学相互交叉地带生长出的一系列新生学科”（1985年）。
交叉学科大致产生于17世纪后期。
1670年，法国的莱莫瑞首次提出植物化学和矿物化学的概念，而1690年，英国的经济学家在历史上第一次提出用数学和统计学的方法研究经济问题，交叉学科大多数都是出现于数学向自然科学的渗透时期。
到了上世纪80年代，交叉科学几乎在所有的学科领域都成了趋势，而且不断的有新的学科出现。
就科学发展来看，事物之间是互相联系的，各学科之间也在互相推动。
信息论的产生就是数学学科与通信学科交叉的产物。
信息论被称为第三代科学技术发展的重大发现。
信息论
论信息论与编码信息论是信息科学的主要理论基础之一，它是在长期通信工程实践和理论基础上发展起来的。
信息论是应用概率论、随机过程和数理统计和近代代数等方法，来研究信息的存储、传输和处理中一般规律的学科。
它的主要目的是提高通信系统的可靠性、有效性和安全性，以便达到系统的最优化。
编码理论与信息论紧密关联，它以信息论基本原理为理论依据，研究编码和译码的理论知识和实现方法。
由于信息论方法具有相当普遍的意义和价值，因此在计算机科学、人工智能、语言学、基因工程、神经解剖学甚至金融投资学等众多领域都有广泛的应用，信息论促进了这些学科领域的发展，同时也促进了整个社会经济的发展。
人们已经开始利用信息论的方法来探索系统的存在方式和运动变化的规律，信息论已经成为认识世界和改造世界的手段，因此信息论对哲学领域也有深远的影响。
编码和译码的理论知识和实现方法。
由于信息论方法具有相当普遍的意义和价值，因此在计算机科学、人工智能、语言学、基因工程、神经解剖学甚至金融投资学等众多领域都有广泛的应用，信息论促进了这些学科领域的发展，同时也促进了整个社会经济的发展。
人们已经开始利用信息论的方法来探索系统的存在方式和运动变化的规律，信息论已经成为认识世界和改造世界的手段，因此信息论对哲学领域也有深远的影响。
信息论是应用概率论、随机过程和数理统计和近代代数等方法，来研究信息的存储、传输和处理中一般规律的学科。
它的主要目的是提高通信系统的可靠性、有效性和安全性，以便达到系统的最优化。
关于信息论的基本理论体系，1948年，香农在贝尔系统技术杂志上发表“通信的数学理论”。
在文中，他用概率测度和数理统计的方法系统地讨论了通信的基本问题，得出了几个重要而带有普遍意义的结论，并由此奠定了现代信息论的基础。
香农理论的核心是：揭示了在通信系统中采用适当的编码后能够实现高效率和高可靠地传输信息，并得出了信源编码定理和信道编码定理。
然而，它们给出了编码的性能极限，在理论上阐明了通信系统中各种因素的相互关系，为寻找最佳通信系统提供了重要的理论依据。
信息论
息论的创始人是美贝尔电话研究所的数学家申农（C.E.Shannon1916——），他为解决通讯技术中的信息编码问题，突破发老框框，把发射信息和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究，提出发通讯系统的一般模型；同时建立了信息量的统计公式，奠定了信息论的理论基础。
1948年申农发表的《通讯的数学理论》一文，成为信息论诞生的标志。
申农创立信息论，是在前人研究的基础上完成的。
1922年卡松提出边带理论，指明信号在调制（编码）与传送过程中与频谱宽度的关系。
1922年哈特莱发表《信息传输》的文章，首先提出消息是代码、符号而不是信息内容本身，使信息与消息区分开来，并提出用消息可能数目的对数来度量消息中所含有的信息量，为信息论的创立提供了思路。
美国统计学家费希尔从古典统计理论角度研究了信息理论，苏联数学家哥尔莫戈洛夫也对信息论作过研究。
控制论创始人维纳建立了维纳滤波理论和信号预测理论，也提出了信息量的统计数学公式，甚至有人认为维纳也是信息论创始人之一。
在信息论的发展中，还有许多科学家对它做出了卓越的贡献。
法国物理学家L.布里渊（L.Brillouin）1956年发表《科学与信息论》专著，从热力学和生命等许多方面探讨信息论，把热力学熵与信息熵直接联系起来，使热力学中争论了一个世纪之久的“麦克斯韦尔妖”的佯谬问题得到了满意的解释。
英国神经生理学家（W.B.Ashby）1964年发表的《系统与信息》等文章，还把信息论推广应用芋生物学和神经生理学领域，也成为信息论的重要著作。
这些科学家们的研究，以及后来从经济、管理和社会的各个部门对信息论的研究，使信息论远远地超越了通讯的范围。
信息论-信息概念信息科学是以信息为主要研究对象，以信息的运动规律和应用方法为主要研究内容，以计算机等技术为主要研究工具，以扩展人类的信息功能为主要目标的一门新兴的综合性学科。
信息科学由信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。
信息论中的信息论方法与应用
信息论中的信息论方法与应用信息论是一门研究信息传输、存储和处理的学科，它主要关注信息的度量和通信的效率。
信息论方法和应用涵盖了多个领域，包括通信工程、计算机科学、统计学和生物学等。
本文将探讨信息论中的方法和它们在不同领域中的应用。
一、信息论的基本概念和原理信息论的基本概念包括信源、信道和编码三个要素。
信源是信息的来源，信道是信息传输的媒介，编码是将信息转化为符号的过程。
在信息论中，信息的度量使用熵来衡量，熵越大表示信息越不确定，反之则越确定。
熵的计算公式为H(X) = -Σp(x)log2(p(x))，其中p(x)表示信源输出为x的概率。
二、信息论方法的应用1. 通信工程领域信息论在通信工程领域中起到了重要的作用。
通过研究信道容量和编码理论，可以设计出更高效的通信系统。
例如，通过研究码距、纠错编码和调制技术等，可以提高信道传输的可靠性和抗干扰能力。
2. 数据压缩信息论方法在数据压缩方面具有广泛的应用。
通过研究数据的统计特性和冗余性，可以设计出高效的压缩算法。
这些算法可以将冗余信息删除或者利用编码技术对数据进行压缩，从而减少存储和传输所需的资源。
3. 密码学信息论对密码学的发展也起到了重要的推动作用。
通过研究信息论中的信息安全理论，可以设计出更安全可靠的加密算法和协议。
信息论方法还可以用于分析密码系统的安全性，并通过理论模型和数学推导来评估密码系统的强度。
4. 生物信息学信息论方法在生物信息学领域中也得到了广泛应用。
通过研究DNA序列的信息熵和互信息，可以揭示基因组的结构和功能。
信息论还可以应用于序列比对、基因识别和蛋白质结构预测等问题，从而促进生物信息学的发展。
5. 机器学习信息论方法在机器学习领域中具有重要的应用价值。
通过研究信息熵、条件熵和互信息等概念，可以对数据进行特征选择、聚类和分类等任务。
信息论方法还可以用于构建决策树、神经网络和支持向量机等机器学习模型，从而提高算法的性能和泛化能力。
信息论的形成和发展
关注社会影响与伦理问题
在信息论的研究和应用中，需要关注信息技术对社会的影响和伦理 问题，推动信息技术的可持续发展和社会责任。
06 结论
对信息论形成和发展的总结
信息论的形成
信息论起源于20世纪40年代，由美国数学家香农创立。他提出了信息的度量方法和信道容量的概念，为信息论的发 展奠定了基础。
影响
信息论的发展对计算机科学、通信工程、人工智能等领域产生了深远的影响，推动了这些 领域的快速发展。同时，信息论也为其他学科提供了新的研究视角和方法论支持。
02 信息论的形成
通讯理论的基础
信息的传输
通讯理论是研究信息传输的科学，它涉及到信息的发送、传输和 接收等过程。
信号的调制与解调
在通讯过程中，信号需要通过调制技术将其转换为适合传输的形式， 接收端再通过解调技术还原出原始信号。
信道容量是指在给定信道条件下，单位时间内能够可靠传输的最大信息 量。它是衡量通讯系统性能的一个重要指标。
03
香农公式
香农公式是信息论中的一个基本公式，它给出了在给定信噪比条件下，
信道容量的理论上限。香农公式为通讯系统的设计提供了重要的理论依
据。
03 信息论的发展
数据压缩与源编码
01
02
03
数据压缩
信道特性
通讯信道具有不同的特性，如带宽、噪声等，这些特性对信息的传 输质量和效率有着重要的影响。
信息的度量与编码
信息的度量
信息论中，信息被量化为比特(bit)，它是衡量信息量的基 本单位。信息的多少可以通过比特数来衡量。
编码技术
《信息与通信工程》课件
无线通信技术经历了从模拟信号到数字信号的转变，从单一的语音通信到数据、图像、视频等多种媒体的通信。
无线通信技术的发展历程
无线通信技术广泛应用于移动通信、无线局域网、蓝牙、射频识别等领域。
无线通信技术的应用场景
卫星通信技术是指利用人造地球卫星作为中继站，实现地球上两个或多个地面站之间的通信。
人工智能技术在信息与通信工程中发挥着越来越重要的作用，能够提高信息处理和传输的效率和质量。
要点一
要点二
人工智能技术的应用场景
人工智能技术在信息与通信工程中广泛应用于语音识别、图像处理、自然语言处理、智能推荐等方面。
人工智能技术的挑战与前景
目前，人工智能技术在信息与通信工程中的应用还面临着算法可解释性差、数据隐私保护等问题。未来，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，人工智能技术在信息与通信工程中的应用将会有更加广阔的发展前景。
信息与通信工程的目标是实现信息的有效传输、处理和利用，为人们提供快速、可靠、安全的通信服务。
19世纪电报的发明
电报的出现标志着人类进入电信时代，实现了远距离文字传输。
20世纪初的电话技术
电话的发明使人们可以进行实时语音通信，推动了语音通信技术的发展。
20世纪中期的计算机技术
计算机的出现使信息处理能力得到极大提升，推动了数据处理和信息系统的发展。
02
量子通信技术主要应用于军事、政治、金融等领域的保密通信，以及远程密钥分发等方面。
量子通信技术的挑战与前景
03
目前，量子通信技术还处于发展阶段，面临着许多技术和工程上的挑战。未来，随着技术的不断突破和应用场景的不断拓展，量子通信技术将会有更加广泛的应用前景。
要点三
பைடு நூலகம்
电子信息科学专业(通信工程)导论讲稿
通信网络技术基础
网络拓扑结构
通信网络拓扑结构可以分为星型、树型、网 状型等，不同的拓扑结构具有不同的特点和 应用场景。
通信协议
通信协议是通信网络中各设备之间进行信息传输和 交换的规则和标准，如TCP/IP协议栈等。
网络管理
网络管理包括对网络设备的管理、配置、监 控和维护等内容，以确保网络的正常运行和 可靠性。
近年来，随着互联网和移动互联网的普及，通信工程领域的技术和应用不 断创新和发展。
专业特色与培养目标
通信工程专业的特色在于培养学生掌握通信原理、通信系统 和通信网络等方面的知识，具备通信技术研发、通信系统设 计、通信网络运维等方面的能力。
培养目标：培养具备通信工程领域的基本理论、基本知识和 基本技能，能在通信领域及相关部门从事科学研究、教学、 技术开发和管理工作的高级工程技术人才。
通信设备制造商
从事通信设备研发、生产和测试等工作。
通信运营商
从事网络规划、建设、维护和优化等工作。
政府机构与事业单位
从事电子政务、公共安全等领域的技术支持 和服务工作。
金融与能源行业
从事金融交易、能源监测等领域的数据传输 和处理工作。
继续深造与国际交流
要点一
攻读硕士或博士学位
深入学习电子信息科学专业相关领域，提高学术研究能力 。
电子信息科学专业(通信工程)导论 讲稿
目录
• 专业简介 • 通信工程基础 • 电子信息科学专业课程 • 实践与应用 • 未来发展与趋势
01
专业简介
专业背景与发展历程
电子信息科学专业是随着电子信息技术的发展而形成的一门专业学科，通 信工程作为其一个方向，经历了从模拟通信到数字通信的发展历程。
早期通信工程主要关注模拟信号的传输和处理，随着数字技术的兴起，数 字通信逐渐成为主流。
量子信息论在光通信中的应用分析
（） ６
当组成混合态 系统 的每个 纯态是相互 正交时 ，６ 式 退 （）
（） ７
们关 心 的课 题 。本文将对量 子信息学 在光通信 中的应用进
行分析 和 比较 。
二、ｈ ｎ ｏ Ｓ ａ ｎ ｎ信 息论
（ ） 息 熵 的 概 念 一 信
冯诺依曼（ ｎ ｅ ｍ ｎ ） 于 Ｓ ａ ｎｎ ； Ｙｏ ｕ ａ ｎ￣ Ｎ ｈｎ ｏ 熵 而当各纯态
量子 比特之所 以与 比特有如此 大的差异是 因为量子态
关 键 词 ： 子 信 息 论 ； 道 容 量 ； 通 信 量 信 光 中图分类号 ：０ １ 文献标识码 ： Ｎ３ Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ９ ３ （ ０ ２ ０ — １３ ０ １０ — １Ｘ ２ １ ）８ ０ ６ — Ｊ 弓 言 ｌ
Hale Waihona Puke ｃｌ （／ ｏ ） ｌ １（ ） ＿Ｂ １ （★ ） ｎ ． ｓ ｉＩ ＋ Ｎ ｗ ＝ ｅ ４ ｍｎ Ｓ ．４
（ｉ ｂｌ ） （） ５
用 。 Ｓ ａ ｎ ｎ信 息 论 出发 ， 合 量 子 力 学 原 理 ， 现 有信 从 ｈｎ ｏ 结 把
息论 中的相 关理论 延伸 到量子 力 学方面 ，从 而形成 了量 子信 息论 。并给 出 了其特 例—— 光通信 中信 息论 相 关 内
（） ８
但是 ， 于绝 大多数 的有 噪声量子信道 ， 容量并不 对 这种 能计算 出具 体值 ， 而仅是 一个取值范 围。 在 信息论 中 ， （ 可 通过干信息 来描述 ， Ｃ Ｊ 完全 Ｑ Ⅳ） 而 （ｒ 『 ＼ ） 由可获信息来 确定 。
四、 光纤通信 中的信息 量
Ｓａｎｎ 信 道 研 究 后 发 现 由 高 斯 信 道 可 推 导 出 ｈｎｏ 对
信息论和控制论就业方向
信息论和控制论就业方向
信息论和控制论是一种理论研究领域，可以应用于多个领域和行业。
就业方向包括但不限于以下几个方面：
1. 通信和信息技术行业：信息论可以应用于通信系统、数据压缩、编码和解码算法等方面，控制论可以应用于网络控制系统、自动化控制等方面。
在通信和信息技术行业，您可以从事通信工程师、网络工程师、数据科学家、算法工程师等相关职位。
2. 智能系统和人工智能领域：信息论和控制论可以应用于机器学习、数据挖掘、模式识别等方面，帮助构建智能系统和人工智能算法。
在智能系统和人工智能领域，您可以从事机器学习工程师、算法工程师、数据科学家等相关职位。
3. 自动化与控制工程领域：控制论可以应用于工业自动化、过程控制、机器人控制等方面，帮助优化系统的性能和稳定性。
在自动化与控制工程领域，您可以从事自动化工程师、控制工程师、机器人工程师等相关职位。
4. 金融和经济领域：信息论可以应用于金融市场的分析与预测，控制论可以应用于金融交易的决策和优化。
在金融和经济领域，您可以从事量化分析师、金融工程师、风险控制分析师等相关职位。
5. 生物医学工程领域：信息论和控制论可以应用于生物信号处理、医学影像分析、生理系统建模等方面，帮助解决医学领域的问题。
在生物医学工程领域，您可以从事生物医学工程师、
医学影像分析师、生物信号处理工程师等相关职位。
需要注意的是，信息论和控制论的应用非常广泛，可以应用于各个行业和领域。
以上只是一些常见的就业方向，具体还会受到个人背景、兴趣和市场需求等因素的影响。
信息论
摘要:信息是自从人类出现以来就存在于这个世界上了，天地万物，飞禽走兽，以及人类的生存方式都离不开信息的产生和传播。
人类每时每刻都在不停的接受信息，传播信息，以及利用信息。
而信息理论的提出却远远落后于信息的出现，它是在近代才被提出来而形成一套完整的理论体系。
信息论是信息科学的主要理论基础之一，它是在长期通信工程实践和理论基础上发展起来的。
是应用概率论、随机过程和数理统计和近代代数等方法，来研究信息的存储、传输和处理中一般规律的学科。
信息论的主要基本理论包括：信息的定义和度量；各类离散信源和连续信源的信息熵；有记忆、无记忆离散和连续信道的信道容量；无失真信源编码定理。
它的主要目的是提高通信系统的可靠性、有效性和安全性，以便达到系统的最优化。
编码理论与信息论紧密关联，它以信息论基本原理为理论依据，研究编码和译码的理论知识和实现方法。
关键字：信息信息论主要基本理论信息度量编码信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学科学，是将信息的传递作为一种统计现象，同时它也给出了估算通信信道容量的方法。
它从诞生到今天，已经五十多年的历史了，是29世纪40年代后期从长期通讯实践中经过抽象、概括、提高而逐步总结出来的，现在已经成为一门独立的理论科学。
本书系统地介绍了香农信息论的基本内容及其应用，即信息的度量、信道容量以及信源和信道编码理论等问题。
全书共分九章，其中第1章主要介绍了信息的概念，信息论研究的对象、目的和内容，信息论的形成及发展。
第2章详细地介绍了各类离散信源的信息度量、信源熵及其性质。
第3章主要介绍了离散信源输出信息的有效表示问题，即离散信源的无失真编码问题，主要包括离散无记忆信源的等长和变长编码定理，离散平稳信源和马尔可夫信源的编码定理以及典型的变长码的编码方法。
第4章主要介绍了信道的数学模型和分类、信道传输的平均互信息、信道容量的概念及其各种计算方法。
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武汉大学电子信息学院 东南大学移动通信国家重点实验室
“信息论与编码”课件
多媒体通信中的编译码技术
多媒体会议系统中的信道编码技术
多媒体会议系统是一种将声音、图像、文本等多种信 息从一处传送到另一个处的通信系统，关键技术包括： 多媒体数据处理技术；网络技术；分布处理技术；以 及支持更多媒体处理的终端技术。 典型的多媒体会议系统由终端设备、通信链路、多点 控制单元(MCU)及相应的软件部分组成。终端设备完 成数据处理、多媒体通信协议处理、音视频信号的接 收、存储与播放，并记录和检索大量与会议相关的数 据与文件；MCU通常设在网络节点处，用于处理多个 地点同时进行通信部分；软件包括协议、会议服务、 音频与视频信号处理等；通信链路有多种选择，包括 公 共 电 话 交 换 网 (PSTN) 、 局 域 网 (LAN) 、 广 域 网 (WAN)、ISDN、异步传输模式(ATM)等。
东南大学移动通信国家重点实验室
N
“信息论与编码”课件
信息保密技术的基础知识
基本度量
代码的冗余度用实际码率和绝对码率来定义： D = r’ – r (14.6) 英语的r’ = 4.7比特/字符，r = 1.5比特/字符，D = 3.2，比 率D / r’ = 68%就是英语冗余度的度量。中文的冗余度的 度量约为80%。 疑义度定义为在给定Y条件下X的条件熵。条件熵定义为 ： 1
“信息论与编码”课件
信息论的广泛应用
武汉大学电子信息学院 东南大学移动通信国家重点实验室
“信息论与编码”课件
信息论在保密通信中的应用
多媒体通信中的编译码技术
计算机网络通信中的编译码技术
信息论在数字移动通信系统中的应用
信息论在宽带无线接入系统中的应用
信息论在其他领域的应用
武汉大学电子信息学院 东南大学移动通信国家重点实验室
东南大学移动通信国家重点实验室
“信息论与编码”课件
系 统 控制和用 户接口
视频输入 / 输出 设备
音频输入 / 输出 设备 音频编解码器 G.711, G.722 G.723, G.723.1 G.728, G729 接收路径延迟
用户数据应用 T.120
H.245 控制 控制 H.225.0 RAS 控制 H.225.0
东南大学移动通信国家重点实验室
“信息论与编码”课件
多媒体通信中的编译码技术
多媒体通信简介
数据压缩是多媒体发展的关键技术。 多媒体数据压缩技术的分类有多种方法，其中按照信号质 量有无损失可分为有损编码和无损编码。 无损编码又称为冗余压缩，主要用于文本数据压缩。算法 的基本原理是去除或减小数据中的冗余，压缩过程中不能破 坏数据中包括的信息，解码后的数据必须与原来的一样。典 型的无损压缩算法有 Huffman 编码、费诺 - 香农编码、算术 编码、流程编码、Lempel-Zev编码等。 有损压缩又称为熵压缩，适用于图像和声音的压缩。在压 缩过程中减小了数据中包含的数据量，即产生一定的失真， 由此获得较高的压缩比。典型的有损编码算法包括模型编码、 矢量量化、子带编码、变换编码、小波编码等。 武汉大学电子信息学院 东南大学移动通信国家重点实验室
图15.7 OSI参考模型中的体系结构
东南大学移动通信国家重点实验室
“信息论与编码”课件
主机 A 应用层 字节流 传输层 IP 层 网络接口层 帧1 网络 1 路由器 帧2 网络 2 数据报 传输协议分组 数据报 传输层 IP 层 网络接口层 报文 主机 B 应用层
IP 层
图15.8 TCP/IP模型原理
“信息论与编码”课件
多媒体通信中的编译码技术
从应用的角度来看，多媒体就是文本、音频、 视频、图形、图像、动画等多种不同形式的信 息表达方式的有机综合。 随着应用的增长，术语“多媒体”的内涵也不 断扩大，它不仅指信息本身，更主要的是指处 理和应用它的一系列技术，包括与多媒体计算 机、通信和应用相关的技术。 多媒体应用的根本目的是以自然习惯的方式， 高效安全地接受计算机世界的信息，这些信息 通过计算机生成的媒体来展现。
视频编 解码器 H.261, H263
H.225.0 层 局域网栈
图15.11 H.323 语音编码和视频编码标准体系
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“信息论与编码”课件
计算机网络通信中的编译码技术
网络电话系统中的关键技术
混合编码算法兼有波形编码的高质量和参数编码的低速率 的优点，因此在音频编解码算法的国际标准中广泛采用。 语音信号压缩编码的标准建议为G.7XX系列，见表15.2。 由于语音通信对实时性的要求较高，因此在网络电话中采 用资源预留协议（RSVP）对语音优先处理。在WAN中传 输速率小于512 kb/s时，IP网的路由器应设定语音包的优 先级为最高。 在全双工电话通信过程中，仅有40%左右的信号是有效的， 因此，在网络电话通信系统中采用静音抑制技术，以减少 占用的网络带宽。
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“信息论与编码”课件
计算机网络通信中的编译码技术
数据链路控制规程中的差错控制技术
（4）差错控制。主要有纠错编码和检错编码两种。纠错 编码即前向纠错，由于开销较大，适用于卫星中继的 计算机通信。检错编码即检错重发，这种方法在计算 机通信中最为常用。 （5）数据和控制信息的识别。用于区分同一帧中的数据 信息和控制信息。 （6）透明传输。即保证数据传输的各种比特组合都能够 在物理链路上传送。 （7）链路管理。即数据链路的建立、维持和释放过程。
代码的实际码率或语言的实际熵定义为长度为N的消息中 每字符包含的平均信息比特数，表示为 H (X) (14.4) r
其中H(X)是消息熵，即最佳编码消息的比特数。当N很大 时，据估计，中文的r值不大于5比特/汉字，英文的r值约 在1.0到1.5比特/字符之间。 绝对码率或语言的最大熵定义为假设所有可能字符序列 等概情况下，每字符包含的最大信息比特数，用r’表示： r’=lbL (14.5) 其中L是语言包含的字符数。中文的绝对码率或最大熵约 为13.9比特/汉字，对英文字母，r’ = lb 26 = 4.7比特/字符 。
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“信息论与编码”课件
计算机网络通信中的编译码技术
数据链路控制规程中的差错控制技术
数据链路层中的差错控制用于提高数据传输的可靠性及 传输效率，主要的方式有以下3种： （1）自动请求重发； （2）前向纠错； （3）混合纠错。 在计算机通信中，差错控制的基本任务是在确定的信道 条件下，采取简单高效的方式保证系统的可靠性。 采用的编码方法可分为分组码和卷积码。 常用的分组码包括循环冗余校验码（CRC）、恒比码、 垂直水平奇偶校验码等。其中循环冗余校验码在数据链 路控制规程中应用最为普遍。 卷积码则在前向纠错系统中应用较多。
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“信息论与编码”课件
计算机网络通信中的编译码技术
网络电话系统中的关键技术
网络电话也称 IP电话，是以因特网为传输媒介的电话系统。 具有占用频带小、成本低的特点，并且可以与图像、视频等 结合起来，进行传真、广播、电视等通信。 网络电话系统由网关、网闸和多点接入控制单元组成。网关 是IP网和PSTN之间的接入设备，其接入服务模块提供IP网接 口的 PSTN接口。在 PSTN一侧，输入端对用户语音进行编码 和压缩，在通话过程中，接入服务模块将语音流转换为 IP数 据报的格式，即打包，然后通过因特网接口送入因特网。同 样，在IP网一侧，接入服务模块将 IP数据报进行解包，还原 为语音流格式，然后进行解压缩和语音还原，进入PSTN一侧 的通过输出端。网闸是服务控制模块，用于用户的注册和管 理。多点接入控制则用于支持 IP网上的多点通信，可实现网 络电话会议、可视电话等多媒体功能。
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“信息论与编码”课件
ITU建议 G.711 G.721 G.722 G.723 G.723.1 G.726 G.727 1990 1990 制定时间 1972 1984/1986 1986 1986 码率(kb/s) 64(56) 32 64/56/48 40/32/24 6.3/5.27 16 32/24/16 编码算法 PCM(/A) ADPCM SBC-ADPCM ADPCM MP-MLQ/ACELP ADPCM ADPCM 说明 3kHz语音带宽，8kHz采样 3kHz语音带宽，8kHz采样 7kHz语音带宽，16kHz采样
“信息论与编码”课件
信息论在保密通信中的应用
密码破译 截取 发端 明文 M 加密算法 EK K 密文 C 公共信道 安全信道 收端 解密算法 DK K 明文 M=DK=EK–1 (C)
ˆ M
密钥
图14.1 加密信道模型
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“信息论与编码”课件
信息保密技术的基础知识
基本度量
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“信息论与编码”课件
计算机网络通信中的编译码技术
数据链路控制规程中的差错控制技术
数据链路通过数据链路控制规程，在不太可靠且有外来干 扰的物理链路上实现可靠的、基本无差错的数据传输 数据链路层的主要功能： （1）帧同步。指收方能从收到的比特流中准确地判断出一 帧的开始和结束。 （2）寻址。在多点链接情况下，用于保证每一帧都能送到 正确的地址，收方也应当知道数据是从哪一个节点发出的。 （3）流量控制。为了保证发方的发送数据速率不超过收方 及时接收和处理的能力，当接收方来不及接收时，就必须 采取措施来控制发方发送数据的速率。
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“信息论与编码”课件
多媒体通信中的编译码技术
多媒体会议系统中的信道编码技术
图像数据流
BCH 编码
复 合 经纠 错后图 像 送入多路复用
延时
图15.6 多媒体会议系统中的图像纠错编码