Information Theory & Coding信息论与编码(英文版)信息论基础绪论

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二)什么是信息论?
它是C.E.Shannon四十年代末期,以客观概率信息为研究对象,从通信的信息传输问题中总结和开拓出来的理论。主要研究的问题:
1)信源的描述,信息的定量度量、分析与计算。
2)信道的描述,信道传输的定量度量、分析与计算。
3)信源、信道与通信系统之间的统计Fra Baidu bibliotek配,以及通信系统的优化。
——Shannon的三个编码定理。
信号:是信息的物理表达层,是三个层次中最具体的层次。它是一个物理量,是一个载荷信息的实体,可测量、可描述、可显示。
消息:(或称为符号)是信息的数学表达层,它虽不是一个物理量,但是可以定量地加以描述,它是具体物理信号的进一步数学抽象,可将具体物理信号抽象为两大类型:
1)离散(数字)消息,是一组未知量,可用随机序列来描述:
信源编、译码理论及其设计构造方法;
信道编、译码理论及其设计构造方法;
最佳调制与解调理论与实现;
最佳检测、估值与最佳接收理论与实现;
最佳信息处理理论、方法与算法;
……
3)广义信息论:
核心问题是拓广,有三重含义:
首先是在信息含义的拓广,以语言信息为例:
其次是在描述方法上的拓广:
从定量到定性;
从客观到主观;
人类依靠知识改造自然,适应自然,靠知识促进社会的发展与进步。
所谓抽象性则是指:
信息是组成客观世界并促进社会发展的最基本的三大要素之一。
三大要素是:物质、能量与信息。三要素中物质是基础,是实体。能量是物质运动的形式,E=mc2,物质可转换成能量,而能量又是改造客观世界的主要动力。
信息:它依附于物质和能量,但又不同于物质和能量。没有信息就不能更好地利用物质和能量,人类利用信息和知识改造物质,创造新物质,提高能量利用效率,发现新能量形式。信息也是客观存在的,它是人类认识、改造客观世界的主要动力,是人类认识客观世界的更高层次。就狭义而言,在通信中对信息的表达分为三个层次:信号、消息、信息。
而信号则是抽象信息在物理层表达的外延;消息则是抽象信息在数学层表达的外延。同一信息,可以采用不同的信号形式(比如文字、语言、图象等)来载荷;同一信息,也可以采用不同的数学表达形式(比如离散或连续)来定量描述。同样,同一信号形式,比如“0”与“1”可以表达不同形式的信息,比如无与有、断与通、低与高(电平)等等。
从概率到模糊;
从统计到单个实发。
最后是用途上的拓广:
从通信领域拓广至相邻自然科学领域;
从自然科学领域拓广至社会科学领域。
四)主要参考书
1)“信息处理与编码”,人民邮电出版社,1999,(吴伟陵)
2)“信息理论基础”,人民邮电出版社,1983,(周炯槃)
3)“信息与编码理论”,西电出版社,1986,(王育民等)
信息论诞生五十年来,至今,仍然是指导通信技术发展的理论基础,是创新新通信体制的源泉。
三) 信息论的研究范畴
1)基础信息论
主要研究通信系统的数学描述与定量分析,研究系统的最优状态与优化理论,即研究通信系统理论上的潜在能力与数学上的极限情况。它是以存在性研究为主体,又称它为数学信息论。
2)工程信息论
以工程为背景,主要研究通信系统中各部分的最佳工作规律,与最佳设计原则,它以构造性为主体,以工程上技术问题为主。主要包括:
U=(U1…Ul…UL)
2)连续(模拟)消息,也是未知量,它可用随机过程来描述:U(t,ω)
信息:它是更高层次哲学上的抽象,是信号与消息的更高表达层次。三个层次中,信号最具体,信息最抽象。它们三者之间的关系是哲学上的内涵与外延的关系。
这就是说:信息可以认为是具体的物理信号、数学描述的消息的内涵,即信号具体载荷的内容、消息描述的含义。
信息论基础
绪论
科学技术的发展使人类正在进入一个新的时代,这个时代的主要特征之一是对信息的需求和利用,因此有人称它为信息时代。
一)什么是信息?
信息至今无确切定义,但是它是一种人人皆知的抽象概念,是一种不言自明的概念。正像什么是“人”的概念一样,不言自明,人人皆知。
信息虽无确切定义,但是却具有两个明显的特征:广泛性与抽象性。所谓广泛性可从以下三方面来理解:
4)“The Theory of Information and Coding”,(R.J.Mceliece)
5)“现代情报理论”,(有本卓)
1)客观世界充满着信息:
天上的星体、地下的矿藏,一切客观物质无不具有自己的特征信息。
2)人类离不开信息:
人的五官在不停地感知、接收信息;人的神经系统在不停地传递信息;人的大脑则在不停地处理与决策信息;人与人之间又在不停地交流信息;人活在世上百分之百时间都在自觉与不自觉地与信息打交道。
3)知识、书本是有用信息的积累:
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