东南大学信息论与编码课程讲义

简介：
《东南大学信息论与编码课程讲义》是为配合信息论与编码课程教学而编写的教材，涵盖了信息理论基础、信源与信道编码技术等内容，适用于通信工程及相关专业的本科生和研究生。 信息论与编码是通信工程领域的核心课程，主要探讨如何高效、可靠地传输和处理信息。东南大学的这门课件涵盖了通信系统的基础概念、信息科学的相关理念以及信息理论的核心内容，特别是Shannon的信息论。 在通信系统中，其目标是从信源向信宿传递信息。在这个过程中，涉及三个关键概念：信息、消息和信号。其中，信息指的是有意义的内容，并可以通过不同的形式如声音、图像或文字进行传递；而消息则是具体的信息表现方式，可以由一系列符号、文本或语音组成；信号则作为物理载体，在传输中表现为电信号。 通信系统通常包括信源、信道及信宿三部分构成。信源是信息的来源，可以是人或者设备等提供消息的实体；信道负责信息传递，并可能受到噪声和干扰的影响；而接收并解释信号的地方即为信宿，它可以是一个人或其它设备。通信系统有效性主要在于如何通过压缩冗余来提高传输效率（称为信源编码），同时确保信息准确无误地被接收到（这涉及到了解错误检测与纠正机制的信道编码）。 Shannon的信息论奠定了信息科学的基础，由美国数学家Claude Shannon于1948年提出。其中的核心概念包括衡量随机变量不确定性程度的信息熵以及香农第一定理和第二定理。前者定义了噪声环境下最大无误传输速率与通道特性、信号功率及噪音功率之间的关系；后者则进一步给出了在带宽受限且存在高斯噪声的信道上，计算最大传输速率的方法。 实际通信系统设计中，信息论与编码理论的应用至关重要。例如，通过霍夫曼编码和游程编码等技术可以减少数据冗余并提高效率；而奇偶校验码、卷积码及turbo码则用于检测和纠正传输错误以保障信息的准确度。此外还有分组编码、前向纠错（FEC）以及率失真理论，这些均基于Shannon的信息论发展而来。 除了基础的信息理论之外，扩展领域如率失真理论、信源-信道联合编码及网络信息论等也与通信系统的性能优化紧密相关。其中，率失真理论探讨了在允许一定误差的条件下最小化传输速率；而信源-信道联合编码则考虑同时进行两者设计以达到最佳效果；最后，复杂多用户和多通道环境下的问题由网络信息论解决。 总而言之，东南大学提供的这门课程不仅为学生提供了理解通信系统工作原理的基础知识，还帮助他们掌握如何运用理论来处理实际的通信工程挑战。通过学习这些概念和技术框架，学生们能够在未来的职业生涯中更好地设计并优化各类复杂的通信解决方案。