信息论基础
信息论基础总复习
2. 编码器 编码器是将消息变成适合于 信道传送的信号的设备。
信源编码器，提高传输效率
编码器
信道编码器，提高传输可靠性
3. 信道 信道是信息传输和存储的媒介。
4. 译码器 译码是编码的逆变换，分为 信道译码和信源译码。
5. 信宿 信宿是消息的接收者。
1.3 离散信源及其数学模型
信源是产生消息的源，根据X的不同情况，信源可分为以下
条件互信息
I(X ;Y|Z ) x y z p (x) ylo zp p (g (x x||z y z ))
I(X ;Y |Z ) H (X |Z ) H (X |Y )Z
I(X;Y)ZI(X;Y)I(X;Z|Y) I(X;Z)I(X;Y|Z)
连续随机变量的互信息
I(X;Y) 0 I (X ;Y ) I (Y; X ) I (X ;Y | Z) I (Y; X | Z) I(X;Z) I(X;Y) I (XY; Z) I (X ; Z) I (Y; Z | X )
说明: R（D）也称率失真函数。
对于离散无记忆信源，R（D）函数可写成
R (D )p m i jpDi n i1n jm 1p(xi)p(yj/xi)lop(p g y (jy/jx )i)
输入 xX
信道模型
输入 y Y
转移概率矩阵
p(y/ x)
图5-1-2 信道模型
5.1.2 信道容量
• 1．如何刻画DMC信道的容量 考虑一个DMC信道，其输入字符集是X={x0， x1，…，xq-1}，输出字符集是Y={y0,y1，…， yQ-1}，转移概率P（yj／xi）. 若给定信道的转 移概率和对应于输入符号的概率分布p（xi）, 则 DMC信道容量C为
• 这个表达式平均错误译码概率的最小值， 是把每一个yj对应的后验概率排除后再连 续求和。
《信息论基础》课件
2
信息论与数学中的概率论、统计学、组合数学等 学科密切相关，这些学科为信息论提供了重要的 数学工具和理论基础。
3
信息论与物理学中的量子力学、热力学等学科也 有密切的联系，这些学科为信息论提供了更深层 次的理论基础。
信息论未来发展趋势
信息论将继续深入研究量子信 息论和网络信息论等领域，探 索更高效、更安全的信息传输
和处理技术。
随着人工智能和大数据等技 术的快速发展，信息论将在 数据挖掘、机器学习等领域
发挥更大的作用。
信息论还将继续关注网络安全 、隐私保护等问题，为构建安 全可靠的信息社会提供重要的
理论支持。
2023
REPORTING
THANKS
感谢观看
海明码（Hamming Code）： 一种能够纠正一位错误的线性 纠错码。
里德-所罗门码（ReedSolomon Code）：一种广泛 应用于数据存储和通信领域的 强纠错码。
差错控制机制
前向纠错（FEC）
01
在发送端采用纠错编码，使得接收端能够自动纠正传输过程中
的错误。
自动重传请求（ARQ）
02
接收端检测到错误后请求发送端重传数据，直到接收正确为止
常见信道编码技术
线性分组码
将信息序列划分为若干组，对每组进行线性 编码，常见的有汉明码、格雷码等。
循环码
将信息序列进行循环移位后进行编码，常见的有 BCH码、RS码等。
卷积码
将信息序列进行卷积处理后进行编码，常见 的有Convolutional Code等。
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PART 04
信息传输与错误控制
。
混合纠错（HEC）
03
结合前向纠错和自动重传请求，以提高数据传输的可靠性和效
第一章信息论基础PPT课件
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信息传输和传播手段经历了五次重大 变革：
1 语言的产生。
2 文字的产生。
3 印刷术的发明。
4 电报、电话的发明。
5 计算机技术与通信技术相结 合，促进了网络通信的发展。
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1.3 信息传输系统
通信的基本问题是在彼时彼地精确地或近似地再现此时此 地发出的消息。
各种通信系统，一般可概括的统计模型： 信息传输系统模型
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语法信息
仅仅考虑其中形式因素的部分。
语义信息
考虑其中含义因素的部分。
语用信息
考虑其中效用因素的部分。
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1.1 信息的概念
物质、能量和信息是构成客观世界的 三大要素。 信息是物质和能量在空间和时间上分 布的不均匀程度，或者说信息是关于 事物运动的状态和规律。
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信息存在于自然界，也存在于人类社会，
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认识论比本体论的层次要低，因为
认识主体具有感觉能力、理解能力和 目的性，所以从认识论层次上研究信 息“事物的运动状态及其变化方式”就 不再像本体论层次上那样简单，他必 须考虑到形式、含义和效用。
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全信息
同时考虑事物运动状态及其变化方式的 外在形式、内在含义和效用价值的认识 论层次信息。
信源
信源译码器 信道编码器
等效干扰 信道
等效信源 等效信宿
信
干
道
扰
源
信宿
信源译码器 信20道21 译码器
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这个模型包括以下五个部分： 1.信源 信源是产生消息的源。
2. 编码器 编码器是将消息变成适合于 信道传送的信号的设备。
信息论基础知识
选择题：
信息论的主要创立者是？
A. 牛顿
B. 爱因斯坦
C. 香农（正确答案）
D. 图灵
在信息论中，熵是用来衡量什么的？
A. 信息的不确定性（正确答案）
B. 信息的速度
C. 信息的长度
D. 信息的重量
下列哪个不是信息论中的基本概念？
A. 熵
B. 信道容量
C. 编码
D. 动力学（正确答案）
信道容量是指什么？
A. 信道能够无错误传输的最大信息率（正确答案）
B. 信道的物理长度
C. 信道的宽度
D. 信道的重量
在信息论中，什么是冗余信息？
A. 重复或无用的信息（正确答案）
B. 重要的信息
C. 加密的信息
D. 解密的信息
数据压缩的主要目的是什么？
A. 提高数据的传输速度
B. 减少存储空间的占用（正确答案）
C. 增加数据的安全性
D. 改变数据的格式
下列哪个不是信息编码的方式？
A. 哈夫曼编码
B. 游程编码
C. JPEG编码（正确答案）
D. 算术编码
在信息论中，什么是噪声？
A. 信号中的干扰或不需要的成分（正确答案）
B. 信号的强度
C. 信号的频率
D. 信号的相位
误码率是用来衡量什么的？
A. 信道传输信息的准确性（正确答案）
B. 信道传输信息的速度
C. 信道传输信息的数量
D. 信道传输信息的距离。
信息论基础
信息论基础
信息论是一门研究信息传输和处理的科学。
它的基础理论主要有以下几个方面：
1. 信息的定义：在信息论中，信息被定义为能够消除不确定性的东西。
当我们获得一条消息时，我们之前关于该消息的不确定性会被消除或减少。
信息的量可以通过其发生的概率来表示，概率越小，信息量越大。
2. 熵：熵是一个表示不确定性的量。
在信息论中，熵被用来衡量一个随机变量的不确定性，即随机变量的平均信息量。
熵越大，表示随机变量的不确定性越高。
3. 信息的传输和编码：信息在传输过程中需要进行编码和解码。
编码是将消息转换为一种合适的信号形式，使其能够通过传输渠道传输。
解码则是将接收到的信号转换回原始消息。
4. 信道容量：信道容量是指一个信道能够传输的最大信息量。
它与信道的带宽、噪声水平等因素相关。
信道容量的
计算可以通过香浓定理来进行。
5. 信息压缩：信息压缩是指将信息表示为更为紧凑的形式，以减少存储或传输空间的使用。
信息压缩的目标是在保持
信息内容的同时，尽可能减少其表示所需的比特数。
信息论还有其他一些重要的概念和理论，如互信息、信道
编码定理等，这些都是信息论的基础。
信息论的研究不仅
在信息科学领域具有重要应用，还在通信、计算机科学、
统计学等领域发挥着重要作用。
信息论基础第二版习题答案
信息论基础第二版习题答案信息论是一门研究信息传输和处理的学科，它的基础理论是信息论。
信息论的基本概念和原理被广泛应用于通信、数据压缩、密码学等领域。
而《信息论基础》是信息论领域的经典教材之一，它的第二版是对第一版的修订和扩充。
本文将为读者提供《信息论基础第二版》中部分习题的答案，帮助读者更好地理解信息论的基本概念和原理。
第一章：信息论基础1.1 信息的定义和度量习题1：假设有一个事件发生的概率为p，其信息量定义为I(p) = -log(p)。
求当p=0.5时，事件的信息量。
答案：将p=0.5代入公式，得到I(0.5) = -log(0.5) = 1。
习题2：假设有两个互斥事件A和B，其概率分别为p和1-p，求事件A和B 同时发生的信息量。
答案：事件A和B同时发生的概率为p(1-p)，根据信息量定义，其信息量为I(p(1-p)) = -log(p(1-p))。
1.2 信息熵和条件熵习题1：假设有一个二进制信源，产生0和1的概率分别为p和1-p，求该信源的信息熵。
答案：根据信息熵的定义，信源的信息熵为H = -plog(p) - (1-p)log(1-p)。
习题2：假设有两个独立的二进制信源A和B，产生0和1的概率分别为p和1-p，求两个信源同时发生时的联合熵。
答案：由于A和B是独立的，所以联合熵等于两个信源的信息熵之和，即H(A,B) = H(A) + H(B) = -plog(p) - (1-p)log(1-p) - plog(p) - (1-p)log(1-p)。
第二章：信道容量2.1 信道的基本概念习题1：假设有一个二进制对称信道，其错误概率为p，求该信道的信道容量。
答案：对于二进制对称信道，其信道容量为C = 1 - H(p)，其中H(p)为错误概率为p时的信道容量。
习题2：假设有一个高斯信道，信道的信噪比为S/N，求该信道的信道容量。
答案：对于高斯信道，其信道容量为C = 0.5log(1 + S/N)。
信息论基础
信息论基础信息论是研究信息传输和处理的一门科学，它由克劳德·香农在1948年提出。
信息论基础围绕着信息的度量、传输和压缩展开，从而揭示了信息的本质和特性。
信息论的应用领域非常广泛，包括通信系统、数据压缩、密码学、语言学、神经科学等。
信息论的核心概念是信息熵。
信息熵是对不确定性的度量，表示在某个概率分布下，所获得的平均信息量。
如果事件发生的概率越均匀分布，则信息熵越大，表示信息的不确定性程度高。
相反，如果事件发生的概率越集中，则信息熵越小，表示信息的不确定性程度低。
通过信息熵的概念，我们可以衡量信息的含量和重要性。
在信息论中，信息是通过消息来传递的，消息是对事件或数据的描述。
信息熵越大，需要的消息量就越多，信息的含量就越大。
在通信系统中，信息传输是其中一个重要的应用。
信息的传输需要考虑噪声和信号的问题。
噪声是指干扰信号的其他噪音，而信号是携带着信息的载体。
通过信息论的方法，我们可以优化信号的传输和编码方式，从而能够在尽可能少的传输成本和带宽的情况下，达到最高的信息传输效率。
数据压缩是信息论的另一个重要应用。
在现代社会中，我们产生的数据量越来越大，如何高效地存储和传输数据成为了一个迫切的问题。
信息论提供了一种压缩算法，能够在保证信息不丢失的情况下，通过减少冗余和重复数据，从而达到数据压缩的目的。
除了通信系统和数据压缩，信息论还在其他领域得到了广泛的应用。
在密码学中，信息论提供了安全性的度量，并通过信息熵来评估密码强度。
在语言学中，信息论用来研究语言的结构和信息流动。
在神经科学中，信息论提供了一种理解大脑信息处理和编码方式的框架。
总结起来，信息论基础是一门重要的科学，它揭示了信息的本质和特性，为各个领域提供了一种理解和优化信息传输、处理和压缩的方法。
通过对信息的度量和研究，我们能够更好地应用信息技术，提高通信效率、数据存储和传输效率，甚至能够理解和模拟人脑的信息处理过程。
信息论的发展必将在现代社会发挥重要的作用，为我们带来更加便利和高效的信息科技。
信息论基础教学课件ppt信息论基础概述信息论基础概论
§1.2.1 通信系统模型
例如，奇偶纠错 将信源编码输出的每个码组的尾补一个1或0 当传输发生奇数差错，打乱了“1”数目的奇偶性，就 可以检测出错误。
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§1.2.1 通信系统模型
(a) 无检错
(b) 可检错 (奇校验) (c) 可纠错(纠一个错)
图1.4 增加冗余符号增加可靠性示意图
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§1.2.1 通信系统模型
信源的消息中所包含的信息量 以及信息如何量度
核心 问题
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§1.2.1 通信系统模型
编码器(Encoder)
编码器的功能是将消息变成适合于信道传输的信号 编码器包括：
信源编码器(source encoder) 信道编码器(channel encoder) 调制器(modulator)
信源编码器
信道编码器
调制器
功能：将编码器的输出符号变成适合信道传输的信号 目的：提高传输效率 信道编码符号不能直接通过信道输出，要将编码器的输 出符号变成适合信道传输的信号，例如，0、1符号变成 两个电平，为远距离传输，还需载波调制，例如，ASK， FSK，PSK等。
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§1.2.1 通信系统模型
信道(channel)
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§1.1.2 信息的基本概念
1949年，Weaver在《通信的数学》中解释香农的工 作时，把通信问题分成三个层次： 第一层：通信符号如何精确传输？（技术问题） 第二层：传输的符号如何精确携带所需要的含义？（语义问题） 第三层：所接收的含义如何以所需要的方式有效地影响行为？ （效用问题）
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§1.1.2 信息的基本概念
§1.1.2 信息的基本概念
信息的三个基本层次：
语法(Syntactic)信息 语义(Semantic) 信息 语用(Pragmatic)信息
信息论基础试题
信息论基础试题1. 基本概念信息论是一门研究信息传递、存储和处理的科学，对信息的量化、传输效率和噪声干扰等进行分析与研究。
以下是一些与信息论相关的基本概念：1.1 信源（Source）：指信息的来源，可以是现实中的各种事件、数据或信号。
1.2 码字（Codeword）：指信源所生成的用于表达信息的编码。
1.3 码长（Code Length）：指码字的长度，通常由信源的表达能力决定，码长越短代表信息效率越高。
1.4 编码（Encoding）：将信息转化为码字的过程，常见的编码方式有霍夫曼编码和香农-费诺编码。
1.5 信道（Channel）：信息在传递过程中所经过的通路或媒介，包括有线传输、无线传输、光纤传输等。
1.6 信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）：是衡量信号品质的一个指标，即信号功率与噪声功率之比。
2. 香农的信息度量香农提出了一种用来度量信息量的概念，即信息熵（Entropy）。
信息熵常用来衡量信源产生的平均信息量。
2.1 信息熵的计算公式为：H(X) = - ∑P(x)l og2P(x)其中，H(X)代表信源的信息熵，P(x)代表信源可能产生事件x的概率。
2.2 信息熵的性质：- 信息熵非负，即H(X) ≥ 0。
- 信息熵的值越大，代表信源产生的信息量越大，反之亦然。
- 信息熵与信源的表达能力有关，表达能力越强，信息熵越小。
3. 香农编码为了提高信息传输的效率，香农提出了一种无失真的数据压缩方法，即香农编码。
3.1 构建霍夫曼树：- 统计信源中各个事件出现的概率。
- 根据概率构建霍夫曼树，概率较大的事件位于离根节点较近的位置。
3.2 确定编码：- 从霍夫曼树的根节点开始，向左为0，向右为1，依次确定每个事件的编码。
- 叶子节点即为信源的不同事件，叶子节点上的路径即为对应事件的二进制编码。
4. 信道容量信道容量是信息论中的一个重要概念，表示信道所能传输的最大有效信息量。
信息论的数学基础知识
信息论的数学基础知识
信息论是一门研究信息传输、存储和处理的学科，它的数学基础知识涉及概率论、统计学和离散数学等领域。
信息论的发展始于20世纪40年代，由克劳德·香农提出，并在通信工程、计算机科学和统计学等领域得到了广泛应用。
首先，信息论的基础之一是概率论。
概率论是研究随机现象规律性的数学理论，它在信息论中扮演着重要的角色。
信息论利用概率论的概念来描述信息的不确定性和随机性，例如通过熵来度量信息的不确定度。
概率论的知识使得我们能够量化信息的不确定性，从而为信息传输和处理提供了数学工具。
其次，统计学也是信息论的基础知识之一。
统计学是研究数据收集、分析和解释的学科，它在信息论中用于分析和推断数据。
信息论利用统计学的方法来处理和分析信息的特征，比如通过概率分布来描述信息的特征和规律。
统计学的知识使得我们能够对信息进行建模和分析，从而更好地理解信息的特性和行为。
此外，离散数学也是信息论的重要基础知识。
离散数学是研究离散结构和离散对象的数学学科，它在信息论中用于描述和处理离
散的信息单元，比如比特和符号。
信息论利用离散数学的方法来研究信息的编码、传输和存储，比如通过离散变换和编码算法来处理信息。
离散数学的知识使得我们能够对信息进行离散化处理，从而更有效地进行信息传输和处理。
综上所述，信息论的数学基础知识涉及概率论、统计学和离散数学等领域，这些知识为我们理解和应用信息论提供了重要的数学工具。
通过对这些基础知识的学习和掌握，我们能够更好地理解信息的特性和行为，从而在通信工程、计算机科学和统计学等领域更好地应用信息论的理论和方法。
信息论基础第二版习题答案
信息论基础第二版习题答案
《信息论基础第二版习题答案》
信息论是一门研究信息传输、存储和处理的学科，它的理论基础是由克劳德·香农于1948年提出的。
信息论的发展对于现代通信、计算机科学和统计学等领域都有着重要的影响。
《信息论基础第二版》是信息论领域的经典教材，它系统地介绍了信息论的基本概念和原理，并提供了大量的习题来帮助读者加深对知识的理解。
在这本书中，作者对信息论的基本概念进行了详细的介绍，包括信息的度量、信道容量、编码理论等内容。
习题部分则是为了帮助读者巩固所学知识，提供了大量的练习题目，涵盖了各个方面的知识点。
下面我们就来看一下《信息论基础第二版》中的一些习题答案。
第一章习题1.1：什么是信息熵？请用公式表示。
答：信息熵是表示一个随机变量不确定性的度量，它的公式为H(X) = -
Σp(x)log2p(x)，其中p(x)表示随机变量X取值为x的概率。
第二章习题2.3：什么是信道容量？如何计算信道容量？
答：信道容量是表示信道的传输能力，它的计算公式为C = Wlog2(1 + S/N)，其中W表示信道带宽，S表示信号功率，N表示噪声功率。
第三章习题3.2：简要说明香农编码的原理。
答：香农编码是一种无损压缩编码方法，它利用信息的统计特性来减少信息的冗余，从而实现对信息的高效压缩。
以上是《信息论基础第二版》中的一些习题答案，通过学习这些习题，读者可以更好地理解信息论的基本概念和原理。
希望本书对广大读者在信息论领域的
学习和研究有所帮助。
信息论基础试题
信息论基础试题一、选择题1.下列哪个选项可以正确解释信息论的基本思想？•[ ] A. 信息交流的过程中，信息可以通过信道传递。
•[ ] B. 信息的传递不受噪声的影响。
•[ ] C. 信息的度量可以基于信息内容和概率分布。
•[ ] D. 信息的传输速率与信道带宽成反比例关系。
2.假设信源A生成的符号集X有5个元素，概率分布为P(X)=[0.1, 0.2, 0.4, 0.15, 0.15]。
则信源A的熵为多少？•[ ] A. 1.52•[ ] B. 1.75•[ ] C. 1.97•[ ] D. 2.323.在信息论中，互信息表示什么意思？•[ ] A. 两个随机变量的相关程度。
•[ ] B. 从一个随机变量中获得的信息量。
•[ ] C. 两个随机变量之间的信息交流量。
•[ ] D. 两个随机变量之间的互相依赖程度。
二、填空题1.在信息论中，熵是用来衡量信源的______。
2.信源的熵可以通过概率分布计算，公式为______。
3.信道容量是指在给定的信道条件下，单位时间内可以传输的最大______。
三、简答题1.请简要解释信息熵的概念，并与不确定性联系起来。
答：信息熵是信息论中对信源不确定性的度量。
它衡量了一组符号的平均不确定性，也可以理解为平均信息量。
熵越大，表示源符号的不确定性越大，每个符号所携带的信息量就越多；熵越小，表示源符号的不确定性越小，每个符号所携带的信息量就越少。
通过熵的计算，我们可以衡量一个信源的不确定性，并基于不同的概率分布对不同信源进行比较。
不确定性是指在一个具体的情境中，我们对于某个事件的发生没有确切的判断。
信息熵与不确定性有密切的联系，熵值越高，表示我们对于事件发生的不确定性也越高。
2.什么是信道容量？在实际通信中，如何提高信道的传输容量？答：信道容量是指在给定的信道条件下，单位时间内可以传输的最大信息量。
信道容量受到信道的带宽和信道的噪声水平的影响。
要提高信道的传输容量，可以采取以下几个方法：–扩展信道带宽：增加信道的频率范围，可以提高信道的传输速率和容量。
信息论基础 课后习题答案
信息论基础课后习题答案问题1问题：信息论的基本目标是什么？答案：信息论的基本目标是研究信息的传递、存储和处理的基本原理和方法。
主要关注如何量化信息的量和质，并通过定义信息熵、条件熵、互信息等概念来描述信息的特性和性质。
问题2问题：列举一些常见的信息论应用领域。
答案：一些常见的信息论应用领域包括：•通信领域：信息论为通信系统的性能分析和设计提供了基础方法，例如信道编码和调制调制等。
•数据压缩领域：信息论为数据压缩算法的研究和实现提供了理论依据，例如无损压缩和有损压缩等。
•隐私保护领域：信息论用于度量隐私保护方案的安全性和隐私泄露的程度，在隐私保护和数据共享中起着重要作用。
•机器学习领域：信息论被应用于机器学习中的特征选择、集成学习和模型评估等任务中，提供了许多有用的数学工具和概念。
•生物信息学领域：信息论被应用于分析DNA序列、蛋白质序列和生物网络等生物数据，发现其中的模式和规律。
问题3问题：信息熵是什么？如何计算信息熵？答案：信息熵是衡量一个随机变量的不确定性或信息量的度量值。
信息熵越大，表示随机变量的不确定性越高，每个可能的取值都相对等可能发生；反之，信息熵越小，表示随机变量的不确定性越低，某些取值较为集中或者出现的概率较大。
信息熵的计算公式如下所示：H(X) = -Σ P(x) * log2(P(x))其中，H(X) 表示随机变量 X 的信息熵，P(x) 表示随机变量X 取值为 x 的概率。
问题4问题：条件熵是什么？如何计算条件熵？答案：条件熵是在给定其他随机变量的条件下，一个随机变量的不确定性或信息量的度量。
条件熵基于条件概率定义，用于描述一个随机变量在给定其他相关随机变量的条件下的信息量。
条件熵的计算公式如下所示：H(Y|X) = -Σ P(x, y) * log2(P(y|x))其中，H(Y|X) 表示随机变量 Y 在给定随机变量 X 的条件下的条件熵，P(x, y) 表示随机变量 X 取值为 x 且随机变量 Y 取值为 y 的概率，P(y|x) 表示随机变量 Y 在给定随机变量 X 取值为x 的条件下取值为 y 的概率。
信息论基础
信息论研究的内容
信息论研究的内容一般有以下三种理解： 1、狭义信息论：也称经典信息论。它主要研究信息 的测度、信道容量以及信源和信道编码理论等问题。 这部分内容是信息论的基础理论，又称香农基本理论。 2、一般信息论：主要也是研究信息传输和处理问题。 除了香农理论以外，还包括噪声理论、信号滤波和预 测、统计检测与估计理论、调制理论、信息处理理论 以及保密理论等。 后一部分内容是以美国科学家维纳(N.Wiener)为代表， 其中最有贡献的是维纳和苏联科学家柯尔莫哥洛夫 (A.KOnMOropoB)。
信息论研究的对象、目的和内容
信源
编码器
消息
信号
信道
译码器
信号+干扰
消息
信宿
噪声源
通信系统模型图
信息论研究的对象、目的和内容
信息论研究的对象:正是这种统一的通信系统模型,人们通过系统 中消息的传输和处理来研究信息传输和处理的共同规律. 这个模型主要分成下列五个部分: 1、信息源（简称信源）
顾名思义，信源是产生消息和消息序列的源。它可以是人， 生物，机器或其他事物。它是事物各种运动状态或存在状态的集 合。 如前所述，“母亲的身体状况”，“各种气象状态”等客观存在 是信源。人的大脑思维活动也是一种信源。信源的输出是消息， 消息是具体的，但它不是信息本身。消息携带着信息，消息是信 息的表达者。
信息论基础
刘昌红
第一章 绪论
1、信息的概念 2、信息论研究的对象、目的和内容 3、信息论发展简史与信息科学
信息的概念
1、信息论的定义：信息论是人们在长期通信工程的实践中， 由通信技术与概率论、随机过程和数理统计相结合而逐步发 展起来的一门科学。 2、信息论的奠基人：是美国科学家香农 (C.E.Shannon)，他 在1948年发表了著名的论文《通信的数学理论》，为信息论 奠定了理论基础。 3、香农信息的定义：信息是事物运动状态或存在方式的不 确定性的描述,这就是香农信息的定义。 4、信息、情报、知识、消息及信号间的区别与联系。
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第一章
绪论
主要内容
1.1 信息的概念 1.2 信息论研究的对象、目的和内容 1.3 信息论的发展过程 1.4 信息论的研究现状
1.1 信息的概念
组成客观世界的三大基本要素：物质、能量和信息， 材料科学、能源科学、和信息科学一起被称为当代 文明的“三大支柱”。
Without materials, there is nothing. Without energy, nothing happens. Without information, nothing makes sense . 没有物质的世界是虚无的世界； 没有能源的世界是死寂的世界； 没有信息的世界是混乱的世界。
哈特莱信息定义
1928年，哈特莱在《贝尔系统技术杂志》上发表 了一篇题为“信息传输”的论文。认为，发信者所 发出的信息，就是他在通信符号表中选择符号的具 体方式。
信息概念：选择通信符号的方式； 例如：假定符号表是26个英文字母及标点符号，那么用 符号“I am well”传达了一种信息，而用符号“I am sick”传达了另一种信息。 度量方式：选择的自由度。 例如：如果发信者只能从由0和1两个符号组成的符号表 中选择符号而且长度限定为1，则发信者只有两种选择， n 即0和1，这时传达的信息量很小；如果放宽限制，如长 2i 度不超过n（n>1）则发信者可以选择的符号串有 i 1 个，n越大能传达的信息量就越大。
信息的定义
从科学层面上定义：
信息是收信者事先所不知道的报导。 信息是通信传输的内容。 信息是事物之间的差异（变异度） 。 信息是使概率分布发生变动的东西。 信息是负熵。 信息是有序性的度量。 信息是系统组织程度的度量。 信息是被反映的差异（变异度） 。
通信领域关于信息的定义
举例：
哈特莱信息定义。 维纳信息定义。 朗格信息定义。 香农信息定义。
内容介绍
第一部分 绪论（第一章） 第二部分 信息测量问题
信息的度量（第二章） 信源及信源熵（第三章） 信道及信道容量（第四章）
第三部分 编码问题（香农三定理）
无失真信源编码（第五章）——香农第一定理 有噪信道编码（第六章） ——香农第二定理 限失真信源编码（第七章） ——香农第三定理 保真度准则下的信源编码定理
香农信息定义
香农信息定义的优点：
它是一个科学的定义，有明确的数学模型和定量计算。 它与日常用语中的信息的含义一致。
香农信息定义的缺陷：
该定义是以经典集合论为基础的概率模型来描述的。但 在实际中的某些事物运动状态很难找到合适的模型。 原因：香农的信息定义只考虑了概率引起的不确定性， 而没有考虑由于模糊性等造成的不确定性。 该定义未考虑收信者的主观特征和主观意义。
基本情况
课时：32学时 考核：平时成绩：10%
作业：30%=20%+10% 考试：60%
参考资料
1、李梅、李亦农等，信息论基础教程（第2版）， 北京邮电大学出版社，2008.10 2、冯桂等，信息论与编码技术，清华大学出版社， 2007.3 3、傅祖芸，信息论-基础理论与应用（第2版），电 子工业出版社，2008.4 4、周荫清，信息理论基础，北京航空航天大学出 版社，2002 5、（美）Thomas M.Cover著，阮吉寿、张华等 译，信息论基础，机械工业出版社， 2008.1 …………
信息是信息论中最基本、最重要的概念。
信息的定义
信息定义举例：
从本质层次上定义：
信息是事物相互作用的表现形式。 信息是事物联系的普遍形式。 信息是物质的普遍属性。 信息是被反映的物质的属性。 信息是人与外界相互作用的过程中所交换的内容的名称。 信息是物质和能量在时间和空间分布的不均匀性。 信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。 信息是用以消除随机不定性的东西。
哈特莱信息定义
哈特莱信息定义的局限性：
他所定义的信息不涉及内容和价值，只考虑选择的方式； 没有考虑到信源的统计性质； 把信息理解为选择的方式，就必须有一个选择的主体作 为限制条件。 这些缺点使它的运用范围受到很大的限制。
维纳信息定义
1948年，维纳在《控制论——动物和机器中通信 与控制问题》中给出了对信息的描述。指出： 信息是信息，不是物质，也不是能量。 1950年，维纳在《人有人的用处》一书中指出： 信息就是我们在适应外部世界，并把这种适应 反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行交换 的内容的名称。 接收信息和使用信息的过程，就是我们适应外 界环境的偶然性的过程，也是我们在这个环境中有 效地生活的过程。
消息中包含信息，是信息的载体。 信息载体：信息必须依附于一定的物质形式存在，这种运 载信息的物质，称为信息载体。 同一信息可用不同的消息形式来载荷。 一则消息也可载荷不同的信息，可能包含丰富的信息，也 可能包含很少的信息。
香农信息定义
1948年，香农在发表的论文 《通信的数学理论》中， 从研究通信系统传输的本质出发，对信息做了科学的 定义，并进行了定性和定量的描述。 信息：是事物运动状态或存在形式的不确定性的描述。 通信系统中接受消息的过程就是消除不确定性的 过程。不确定的消除就获得了信息。 信息量与不确定性消除的程度有关。 信息的度量：信息熵。
维纳信息定义
意义： 信息是与物质和能量同等重要的最基本概念。 缺陷： 把信息与物质及能量混为一谈。
朗格信息定义
1975年，朗格在《信息论：新的趋势与未决问题》 中提出： 信息是反映事物的形式、关系和差别的东西。 信息是包含于客体间的差别中，而不是在客体 本身中。 意义： 信息就是差异。 缺陷： 没有指出没有差异就没有信息。
信赛 球赛情况 电视中的图像和声音 电信号 广播播放球赛 球赛情况 广播中的声音 电、声信号 网络转播球赛 球赛情况 计算机上的图像和声音 电信号 报纸刊登球赛 ……………. 信息 消息 信号
信息与消息的区分
消息：是指包含有信息的语言、文字和图像等，可 表达客观物质运动和主观思维活动的状态。