信息编码与加密自学指导.docx

信息编码与加密课程学习指导资料第一部分课程学习目的及总体要求一、课程的学习目的信息编码与加密是一门理论与实践并重的课程，也是一门理论性非常强的课程。因此，学习信息编码与加密课程，对学生了解和关注这些知识的基本处理方法和最新研究动态，具有非常重要的指导意义。学生通过本课程的学习，能够对本专业中很多相关技术的基本处理方法、发展动态进行很好的掌握和了解，本课程的目的是使学生掌握信息论的基本原理、方法和编码的基本技术，为以后深入学习信息与通信类课程，为将来从事信息处理方面的实际工作打下坚实的基础。二、课程的总体要求信息编码与加密是一个理论性非常强的学科，因此从理解到掌握都会具有一定难度，需要学生们认真学习和多上网查阅资料加以理解，并会安排一定数量的练习题和相关实验演示来配合学习。信息编码与加密课程内容包括：信息量的计算；信息燧的计算；互信息与互信息燧的计算；失真量与信道容量的关系换算；信道容量与传输信息量的换算；建立实际信道模型；古典密码学等。第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章引论1、本章学习要求(1)应熟悉的内容了解通信系统模型的概念；了解ShannOn信息论。(2)应掌握的内容Shannon信息论的中心问题和局限性。2、本章重点难点分析(1) 重点本章主要介绍了Shannon信息论的中心问题和局限性等，对于学习整个课程是非常重要的。(2) 难点本章的难点就在于准确理解Shannon信息论的中心问题概念。为了学生能够获得好的学习效果，建议多阅读教材和查阅相关文献。(1)用自己的话简述什么是ShannOn信息论？(2)列出Shannon信息论的局限性。第二章信息量和懒1、本章学习要求(1)应熟悉的内容要求能理解信息量和燃。(2)应掌握的内容深刻理解信息量和端的计算。2、本章重点难点分析(1) 重点主要介绍了信息量和嫡的若干问题。要熟练计算烯。(2) 难点埼的计算。为了学生能够获得好的学习效果，建议多阅读教材和查阅相关文献。第三章离散信源无失真编码1、本章学习要求(1)应熟悉的内容信源及其分类。(2)应掌握的内容深刻理解离散无记忆信源的等长编码、离散无记忆信源的不等长编码。2、本章重点难点分析(1) 重点本章是本课程重点章节之一。主要介绍了离散无记忆信源的编码方法。离散无记忆信源的不等长编码。(2) 难点对于离散无记忆信源的不等长编码，需要通过认真阅读课件及教材加以理解。3、本章典型例题分析例题1已知某信源A的概率分布情况为：Xpx2,3,X4力%求该信源的嫡。解：此信源墉为人Iiii77()=-Xp(.)1og2(p(d.)=-(-×(-1)+-×(-2)+-×(-3)+-×(-3)=-/=24oo4上式说明该信源编码平均码长最短的情况下为7/4,若编码长度小于7/4,则会引起差错;如果平均码长比7/4大很多，则表明该编码还有待改进。例题2给定一个4X4的像素块，如下所示:1535421622512263对其中每个像素值进行Huffman编码，求得其编码结果，并求出平均码长和相对于定长编码的压缩比率。解：先计算每个像素的出现概率：像素值A=IB=2C=3D=4E=5F=6概率3/165/162/161/163/162/16按照Huffman编码方法列出二叉树图：OB(516)A(316)-d-OE(316)7C16)Q_10/161b/1bF(216)-011jD(116)J3/16可以得到每个像素的Huffman编码为：A=I:00；B=2：01；C=3：Oi1；D=4：1111；E=5：10；F=6：0111；编码长度分别为：2,2,3,4,2,4bits0平均码长为=每个像素HUffman编码长度*该像素出现概率)=2×316+2×516+3×216÷4×116+2×316÷4×216=2.5bits压缩比率：定长编码长度/Huffman编码长度=3bits2.5bits=1.2：1第四章信道及其容量1本章学习要求（1）应熟悉的内容熟悉信道分类。（2）应掌握的内容通过本章的学习，首先要求学生深刻理解离散无记忆信道及其迭代算法。2、本章重点难点分析（1） 重点主要介绍了信道及其容量及其容量计算。（2） 难点本章难点是理解信道容量计算。为了学生能够获得好的学习效果，建议多阅读教材和查阅相关文献。第五章信道编码定理1、本章学习要求(1)应熟悉的内容学生通过本章的学习，应该了解信道编码定理的基本概念等。(2)应掌握的内容通过本章的学习，要求学生熟练掌握信道编码定理的原理及方法。2、本章重点难点分析(1) 重点信道编码定理。(2) 难点本章难点是理解信道编码定理及方法。学生需要认真阅读教材，并参照老师的课件，查阅相关文献进行仔细地理解。第六章线性分组码1、本章学习要求(1)应熟悉的内容学生通过本章的学习，应该熟悉Ga1OiS域、线性分组码、线性分组码的生成矩阵和校验矩阵等概念。(2)应掌握的内容通过本章的学习，要求学生熟练掌握循环码和BCH码。2、本章重点难点分析(1) 重点本章主要介绍了线性分组码的主要形式。(2) 难点本章难点在掌握分组码的多种形式，但为了学生能够获得好的学习效果，建议多阅读教材和查阅相关文献。第七章卷积码1、本章学习要求(1)应熟悉的内容学生通过本章的学习，应该了解卷积码的基本概念。(2)应掌握的内容通过本章的学习，要求学生熟练Viterbi译码、序列译码、卷积码集合平均错误概率限、级联码。2、本章重点难点分析(1)重点重点要求学生掌握ViIerbi译码、序列译码。(3) 难点本章难点是理解卷积码的特点，掌握卷积码集合平均错误概率限、级联码。为了学生能够获得好的学习效果，建议多阅读教材和查阅相关文献。第八章接近Sham1oI1极限的编码1、本章学习要求(1)应熟悉的内容学生通过本章的学习，应该熟悉TUrbO码的基本概念、低密度校验码的定义等，为下一步的发展方向打好基础。(2)应掌握的内容TUrbO码的构造、TUrbO码的译码、低密度校验码的译码。2、本章重点难点分析(1) 重点本章主要介绍了TUrbo码的构造、TUrbo码的译码、低密度校验码的译码。(2) 难点本章难点在于TUrbo码的构造、TUrbO码的译码、低密度校验码的译码。第九章无记忆信源的有失真编码1、本章学习要求(1)应熟悉的内容学生通过本章的学习，应该熟悉无记忆信源的有失真编码的概念、无记忆信源R(D)的计算、R(D)上、下限的估计、有失真时的离散无记忆信源编码定理、率失真函数的基本性质与有失真时的逆信源编码定理。(2)应掌握的内容无记忆信源R(D)的计算、R(D)上、下限的估计。2、本章重点难点分析(1) 重点无记忆信源R(D)的计算、R(D)上、下限的估计。本章难点在于无记忆信源R(D)的计算、R(D)上、下限的估计，需要学生结合平时自己使用相关应用的实际体会加以认识。第十章无记忆信源的有失真编码1、本章学习要求(1)应熟悉的内容学生通过本章的学习，应该熟悉信息资源管理的基本概念和多用户的相关概念。(2)应掌握的内容相关信源独立编码、相关源协同编码。2、本章重点难点分析(1)重点相关信源独立编码、相关源协同编码。(2)难点本章难点在于相关信源独立编码、相关源协同编码。