信息论基础：噪声与信源编码

"干扰源噪声-信息论基础" 在信息论中，干扰源噪声是通信系统中不可避免的一部分，它对信号传输的质量和效率产生显著影响。处理噪声通常涉及将其视为信道的一部分，并根据其统计特性对信道进行分类。离散无记忆（恒参）信道是最简单的信道模型，其中噪声特性保持不变且不随时间记忆。 信息论的研究重点在于噪声的统计特性，例如，内部噪声源自设备自身，如热噪声、非线性失真等，而外部噪声则可能由环境因素引起，包括人为和自然的因素。噪声可以分为加性噪声，即噪声与信号相加；乘性噪声，即噪声与信号相乘。此外，噪声还分为随机噪声，其变化无规律，和突发噪声，表现为突然的高强度脉冲。 在信息论课程中，学习者会接触到以下几个核心概念： 1. **信息度量**：度量信息量的方法，如比特（bit）作为信息的基本单位。 2. **信源熵**：衡量信源信息不确定性的一个度量，表示平均每个符号携带的信息量。 3. **信道容量**：一个信道能无错误传输的最大信息速率，取决于信道特性及其噪声水平。 4. **无失真信源编码**：旨在将信源数据编码成尽可能短的形式，同时确保解码后能恢复原始数据，不引入任何失真。 5. **信息率失真函数**：描述在允许一定失真的情况下，最小的平均码率与失真之间的关系。 6. **信源编码**：用于压缩信源数据，减少传输所需的带宽，包括熵编码和预测编码等技术。 课程安排如下： - 第一章：概述，介绍信息论的基本概念和发展历史。 - 第二章：深入探讨信源熵的理论和计算方法。 - 第三章：研究信道容量，分析不同信道条件下的最大传输速率。 - 第四章：讨论信息率失真函数，理解在一定失真限制下的最优编码策略。 - 第五章：学习信源编码技术，包括有损和无损编码。 为了深入理解和掌握这些概念，推荐的参考书籍包括傅祖芸的《信息论—基础理论与应用》、李亦农和李梅的《信息理论基础》等。课程考核通过笔试和平时成绩相结合，旨在评估学生对信息论基本原理的理解和应用能力。 本课程的特点是以信息理论为核心，强调概念和物理意义，而非繁复的数学推导，同时结合通信系统的实际应用，使学生对信息论的作用、方法和意义有基本的认识，为后续深入研究奠定基础。通过学习，学生不仅能够了解信息论的历史和发展，还能掌握通信系统模型以及关键的编码理论。