《信息论基础》教学大纲

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《信息论基础》教学大纲

《信息论基础》教学大纲

课程编号:CE6006

课程名称:信息论基础英文名称:Foundation of Information

Theory

学分/学时:2/32 课程性质:选修课

适用专业:信息安全,网络工程建议开设学期:6 先修课程:概率论与数理统计开课单位:网络与信息安全学院

一、课程的教学目标与任务

本课程是信息安全,网络工程专业选修的一门专业基础课。通过课程学习,使学生能够

较深刻地理解信息的表征、存储和传输的基本理论,初步掌握提高信息传输系统可靠性、有

效性、保密性和认证性的一般方法,为后续专业课学习打下坚实的理论基础。

本课程的教学目标:

本课程对学生达到如下毕业要求有贡献:

1.能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。

2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达,并通过文献研究分

析复杂工程问题,以获得有效结论。

完成课程后,学生将具备以下能力:

1.能够针对一个复杂系统或者过程选择一种数学模型,并达到适当的精度。

2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理分析、识别、表达、处理及扩展信

息安全、网络工程专业的复杂问题。

本课程的性质: 本课程是一门理论性较强的专业基础课程,在实施过程中以理论为主,共32学时。

二、课程具体内容及基本要求

(一)绪论(2学时)

1.基本要求

(1)掌握消息、信息和信号;噪声和干扰的基本概念

(2)掌握通信系统模型

(3)明确Shannon信息论要解决的中心问题

2.重点与难点

(1)重点:掌握通信系统模型的构成及其相应功能

(2)难点:理解Shannon信息论要解决的中心问题

3.作业及课外学习要求

(1)阅读IEEE IT 1998年信息论50年专刊

(2)数字化革命进展-纪念shannon信息论诞生50周年

http://202.117.112.49/xxl2/dzjiaoan/95shannon50y.ppt

(3)信息论与通信、密码、信息隐藏(一)

http://202.117.112.49/xxl2/dzjiaoan/信息论与通信、密码、信息隐藏(一).ppt (4)信息论与通信、密码、信息隐藏(二)

http://202.117.112.49/xxl2/dzjiaoan/信息论与通信、密码、信息隐藏(二).ppt (5)清华大学朱雪龙“从通信与信号处理观点看信息论研究与应用中的若干问题”

http://202.117.112.49/xxl2/dzjiaoan/sponit.mht

(二)信息量和熵(8学时)

1.基本要求

(1)掌握离散随机变量的熵、平均互信息的基本概念及其性质

(2)掌握平均互信息的凸性

(3)理解信息处理定理

2.重点与难点

(1)重点:对信息量进行定量描述

(2)难点:熵和平均互信息的物理含义及其性质,如何应用熵和平均互信息的基本概念解决实际问题

3.作业及课外学习要求

熵、平均互信息的计算、信息处理定理等应用

(三)离散信源无失真编码(8学时)

1.基本要求

(1)掌握离散无记忆源等长编码、不等长编码基本概念

(2)掌握离散无记忆信源无失真编码定理

(3)掌握Huffman编码

(4)理解算术编码和LZ编码基本原理

2.重点与难点

(1)重点:掌握离散无记忆信源无失真编码定理

(2)难点:典型序列的概念及其性质、最佳不等长编码

3.作业及课外学习要求

离散无记忆信源无失真编码定理、无失真信源编码方法

(四)信道容量(6学时)

1.基本要求

(1)掌握信道容量的基本概念

(2)掌握离散无记忆信道、组合信道的信道容量计算

2.重点与难点

(1)重点:掌握信道容量的基本概念及一些特殊信道的容量计算

(2)难点:信道的描述方法及信道容量的计算

3.作业及课外学习要求

信道容量的计算

(五)离散信道编码定理(4学时)

1.基本要求

(1)掌握三种译码准则:最小错误概率译码、最大后验概率译码和最大似然译码(2)了解联合典型序列基本概念

(3)理解离散信道编码定理

2.重点与难点

(1)重点:最大后验概率译码与最大似然译码和离散信道编码定理

(2)难点:离散信道编码定理

3.作业及课外学习要求

译码准则的应用、离散信道编码定理的应用

(六)信息论在信息安全中的应用(4学时)

1.基本要求

(1)了解保密系统模型

(2)理解保密、认证的信息理论

2.重点与难点

(1)重点:完善保密性

(2)难点:保密的信息理论

3.作业及课外学习要求

信息论在信息安全中的应用

三、教学安排及方式

四、本课程对培养学生能力和素质的贡献点

信息论是一门运用概率论与数理统计的方法研究通信系统有效性、可靠性、保密性和认证性等问题的基础课程,也是信息与通信工程、计算机科学与技术、网络空间安全等学科的一门专业基础课程,对毕业要求各指标点的达成主要贡献如下:

五、考核及成绩评定方式

理论课最终成绩由平时成绩和期末考试成绩组成。最终成绩各部分所占比例如下:平时成绩:20%。平时成绩包括课外作业和随堂测验,主要考核对每堂课知识点的复习、理解和掌握程度。

期末考试成绩:80%。主要考核信息论基础知识的掌握程度。书面考试形式,题型为判

断题、问答题和计算题等。

六、教材及参考书目

推荐教材:

《信息论与编码理论》,王育民、李晖编,高等教育出版社

参考书:

[1] 王新梅、肖国镇编,《纠错码——原理与方法》,西安电子科技大学出版社,2001.

[2] Cover, T. M, Elements of Information Theory, Beijing:

Tsinghua University Press, 2003.11.

[3] Robert J. McEliece, The Theory of Information and Coding,

2nd Edition. Cambridge: Cambridge University Press, 2002.

七、说明 (一)与相关课程的分工衔接

本课程需要概率论与数理统计课程学过以后开设。其后续课程是专业课,如无线通信、移动通信、密码学、机器学习等。

(二)其他说明

1.每位任课教师必须在规定时间内完成以上教学内容,必须透彻掌握本课程的全部内

容,并熟练运算有关的习题,必须研究教学法,突出重点,狠抓概念,启发思维,鼓励创新,倾听学生意见,及时调整自己的教学工作。

2.课后作业是学生巩固概念、掌握方法的一个重要环节。一般课内外时间比为1:2。本大纲适用于网络与信息安全学院。