信息论与编码教案王启军

安徽大学本科教学课程教案

课程代码：ZJ36049

课程名称：信息论与编码

授课专业：信息安全

授课教师：***

职称/学位：高级工程师/博士

开课时间：二○一六至二○一七学年第2学期

第1次课程教学方案

板书设计（或PPT，空白不够可添加附页）

第一章绪论

1.1信息论的形成和发展

1948年以“通信的数学理论”（A mathematical theory of communication）为题公开发表，标志着信息论的正式诞生。

1.2通信系统的模型

第1次教学活动设计

教学

环节

内容设计与手段

导

入

新

课

本课程的学习目的、课程特点、教学要求及学习方法介绍

讲

授

内

容

信息论与编码课程内容：

消息是指担负着传送信息任务的单个符号或符号序列。包括文本、数据、语言、图形和图像等。是具体的。

信号是消息的物理体现，为了在信道上传输消息，就必须把消息加载到具有某种物理特征的信号上去。是物理的。

信息是消息中的未知成分（不确定性），或者说是消息中的有用成分。是抽象的。

通信系统传输的是信号，信号是消息的载体，消息中的未知成分是信息。

广义的通信系统模型

教学 环节 内容设计与手段

导 入 新 课

复习上节课的通信系统基本物理模型进行复习，对信源作简单介绍，并提出问题：什么是信源？信源可以用数学模型来描述吗？信源可以进行几种分类？

讲 授 内 容

信源的类型：

信源的定义：

(2.1.1))(,),(,),(),( ,, ,

, , )( 2121⎭

⎬⎫⎩⎨⎧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡n i n i a p a p a p a p a a a a X P X

满足

1)(,1)(01=≤≤∑=n

i i i a p a p

教学

环节

内容设计与手段

导入新课对上次课的重点进行复习，简单介绍本次课的主要内容，并提出问题：信息可否度量？信息量如何来量测？

讲授内容自信息量：

条件自信息量和联合自信息量：

信息熵：

信息熵与自信息量的区别与联系

()log() 2.1.3

i i

I a p a

=-（）

归纳总结本次课主要对自信息量、离散信源熵等概念进行强调，最好对其中涉及到的重难点进行总结概括。

教学

环节

内容设计与手段

导入新课对上次课的重点进行复习，简单介绍本次课的基本内容，问题的提出：a．如何描述离散无记忆序列信源的序列熵？b.如何描述离散有记忆序列信源（平稳序列和齐次遍历马氏信源）的序列熵？

讲

授

内

容

无记忆多符号信源熵：

二维信源的信源熵：

平均符号熵和极限熵：

归纳总结本次课主要对离散无记忆信源的序列熵、离散有记忆信源的序列熵进行详细讲解，并对其中涉及到的重难点进行总结概括。

教学

环节

内容设计与手段

导入新课怎样才能做到尽可能不失真而又快速的传递信息呢？

首先需要解决一个问题：在不失真或允许一定失真的条件下，如何用尽可能少的符号来传送信源信息，这就要引入信源编码。

讲

授

内

容

定长编码定理：

变长编码定理：

教学

内容设计与手段

环节

大家经常使用的winzip压缩软件的工作原理，不同频率的字符其码字长度不相同。

导

入

新

课

Shannon编码：

讲

授

内

容

Fano编码：

Huffman编码：

归纳总结本次课主要对最佳变长编码及实现最佳变长编码的三种方法进行详细介绍，总结其中的重点与难点。

教学

内容设计与手段

环节

对上次课的主要知识点进行复习，对本次课的主要内容进行简单介绍。

导

入

新

课

游程编码：

讲

授

内

容

差值编码：

DPCM编码：

归纳总结本次课主要对限失真编码定理，常用信源编码的几种方法：游程编码、算术编码、矢量量化、预测编码、变换编码内容进行详细介绍，总结其中的重点与难点。

教学

环节

内容设计与手段

导入新课本章主要讨论在什么条件下，通过信道的信息量最大，即所谓的信道容量问题。本章概念和定理也较多，较为抽象，课堂教学时考虑多讲述一些例题，着重阐明定理和公式的物理意义，对较为繁琐的推倒过程做了部分省略

讲授内容信道容量：

信道的主要任务:以信号的形式传输和存储信息.

在什么条件下,通过信道的信息量最大,即信道容量问题.

教学

内容设计与手段

环节

对上次课主要知识点进行复习，对本次课的主要内容进行简单介绍。

导

入

新

课

多符号离散信道的数学模型:

讲

授

内

容

信道转移矩阵:

离散无记忆扩展信道的信道容量：