安徽大学本科教学课程教案
课程代码：ZJ36049
课程名称：信息论与编码
授课专业：信息安全
授课教师：***
职称/学位：高级工程师/博士
开课时间：二○一六至二○一七学年第2学期
周次1
课时数
2
教学
章节
第一章概述
目标要求要求学生明确本课程的学习目的及要求，初步了解本课程的特点及学习方法，掌握信息的基本概念和特点，了解信息论研究的对象、目的和内容，了解信息论的形成和发展趋势，以及目前信息论与编码的主要研究成果，激发学习信息论与编码的兴趣与热情
重点难点重点：本课程的特点及学习方法、信息的基本概念与特点，信息论的主要研究对象、目的和内容难点：如何理解信息的概念、信息论及编码技术
教学方式■课堂讲授□小组活动□实验演示□难点答疑■提问□作业讲评□实践教学□考试测验□其他活动
媒体资源■文字教材■电子教案□录像材料□录音材料□直播课堂□ CAI课件□ IP课件□其他资源：
课后
作业
1、信息、信号、消息的定义是什么？三者的关系如何？
板书设计（或PPT，空白不够可添加附页）
第一章绪论
1.1信息论的形成和发展
1948年以“通信的数学理论”（A mathematical theory of communication）为题公开发表，标志着信息论的正式诞生。
1.2通信系统的模型
教学
内容设计与手段
环节
本课程的学习目的、课程特点、教学要求及学习方法介绍
导
入
新
课
信息论与编码课程内容：
讲
授
内
容
消息是指担负着传送信息任务的单个符号或符号序列。
包括文本、数据、语言、图形和图像等。
是具体的。
信号是消息的物理体现，为了在信道上传输消息，就必须把消息加载到具有某种物理特征的信号上去。
是物理的。
信息是消息中的未知成分（不确定性），或者说是消息中的有用成分。
是抽象的。
通信系统传输的是信号，信号是消息的载体，消息中的未知成分是信息。
广义的通信系统模型
教学 环节 内容设计与手段
导 入 新 课
复习上节课的通信系统基本物理模型进行复习，对信源作简单介绍，并提出问题：什么是信源？信源可以用数学模型来描述吗？信源可以进行几种分类？
讲 授 内 容
信源的类型：
信源的定义：
(2.1.1))(,),(,),(),( ,, ,
, , )( 2121⎭
⎬⎫⎩⎨⎧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡n i n i a p a p a p a p a a a a X P X
满足
1)(,1)(01=≤≤∑=n
i i i a p a p
教学
环节
内容设计与手段
导入新课对上次课的重点进行复习，简单介绍本次课的主要内容，并提出问题：信息可否度量？信息量如何来量测？
讲授内容自信息量：
条件自信息量和联合自信息量：
信息熵：
信息熵与自信息量的区别与联系
()log() 2.1.3
i i
I a p a
=-（）
归纳总结本次课主要对自信息量、离散信源熵等概念进行强调，最好对其中涉及到的重难点进行总结概括。
教学
环节
内容设计与手段
导入新课对上次课的重点进行复习，简单介绍本次课的基本内容，问题的提出：a．如何描述离散无记忆序列信源的序列熵？b.如何描述离散有记忆序列信源（平稳序列和齐次遍历马氏信源）的序列熵？
讲
授
内
容
无记忆多符号信源熵：
二维信源的信源熵：
平均符号熵和极限熵：
归纳总结本次课主要对离散无记忆信源的序列熵、离散有记忆信源的序列熵进行详细讲解，并对其中涉及到的重难点进行总结概括。
教学
环节
内容设计与手段
导入新课怎样才能做到尽可能不失真而又快速的传递信息呢？
首先需要解决一个问题：在不失真或允许一定失真的条件下，如何用尽可能少的符号来传送信源信息，这就要引入信源编码。
讲
授
内
容
定长编码定理：
变长编码定理：
教学
内容设计与手段
环节
大家经常使用的winzip压缩软件的工作原理，不同频率的字符其码字长度不相同。
导
入
新
课
Shannon编码：
讲
授
内
容
Fano编码：
Huffman编码：
归纳总结本次课主要对最佳变长编码及实现最佳变长编码的三种方法进行详细介绍，总结其中的重点与难点。
第7次课程教学方案
第7次教学活动设计
教学
内容设计与手段
环节
对上次课的主要知识点进行复习，对本次课的主要内容进行简单介绍。
导
入
新
课
游程编码：
讲
授
内
容
差值编码：
DPCM编码：
归纳总结本次课主要对限失真编码定理，常用信源编码的几种方法：游程编码、算术编码、矢量量化、预测编码、变换编码内容进行详细介绍，总结其中的重点与难点。
教学
环节
内容设计与手段
导入新课本章主要讨论在什么条件下，通过信道的信息量最大，即所谓的信道容量问题。
本章概念和定理也较多，较为抽象，课堂教学时考虑多讲述一些例题，着重阐明定理和公式的物理意义，对较为繁琐的推倒过程做了部分省略
讲授内容信道容量：
信道的主要任务:以信号的形式传输和存储信息.
在什么条件下,通过信道的信息量最大,即信道容量问题.
教学
内容设计与手段
环节
对上次课主要知识点进行复习，对本次课的主要内容进行简单介绍。
导
入
新
课
多符号离散信道的数学模型:
讲
授
内
容
信道转移矩阵:
离散无记忆扩展信道的信道容量：
本次课主要对离散序列信道及其容量进行了详细讲解，总结其中的重难点。
归
纳
总
结
教学
环节
内容设计与手段
导入新课信道编码的目的是为了改善通信系统的传输质量，对不同类型的信道，要对症下药，设计不同类型的信道编码，才能收到良好效果。
讲
授
内
容
信道编码：
信道编码流程:
信道编码定理：
教学
环节
内容设计与手段
导入新课检错与纠错原理：一旦1→0，0→1，接收端无法发现错误，插入1位监督码后具有检出1位错码的能力，但不能予以纠正。
在只有1位错码的情况下，可以判决哪位是错码并予以纠正，可以检出2位或2位以下的错码。
讲
授
内
容
检错和纠错目的性质：
检错和纠错方式:
检错和纠错能力：
归纳总结本次课对纠错编码码的基本原理与分析方法、纠错译码的基本原理与分析方法，译码方法——最优译码与最大似然译码内容进行详细介绍，总结其中的重点与难点
教学
内容设计与手段
环节
对上次课主要知识点进行复习，并对本次课的主要内容进行简单介绍。
导
入
新
课
线性分组码的生成矩阵：
讲
授
内
容
监督矩阵:
（5 ，3）线性分组码例子：
归纳总结本次课主要对线性分组码的生成矩阵与校验矩阵、伴随式与标准阵列译码、码距、纠错能力，分组码的扩展、缩短与循环冗余校验进行详细介绍，总结其中的重点与难点
教学
内容设计与手段
环节
对上次课主要知识点进行复习，并对本次课的主要内容进行简单介绍。
导
入
新
课
卷积码定义：
讲
授
内
容
卷积码的多项式描述:
Vitebi译码流程：
归纳总结本次课主要对卷积码的基本概念和描述方法、卷积码的最大似然译码——维比特算法、卷积码的性能与距离特点进行详细介绍，总结其中的重点与难点
教学
内容设计与手段
环节
对上次课主要知识点进行复习，并对本次课的主要内容进行简单介绍。
导
入
新
课
循环码的多项式描述：
讲
授
内
容
循环码的生成多项式:
循环码的生成矩阵和校验矩阵：
归纳总结本次课主要对循环码的基本概念和描述方法，重点介绍了循环码的生成多项式、生成矩阵以及校验矩阵，总结其中的重点与难点
第15次课程教学方案
第15次教学活动设计
教学
环节
内容设计与手段
导入新课安全性是另外一个衡量通信系统质量的重要指标，安全性主要通过加密来实现；发生泄密的危害.
讲
授
内
容
保密性与真实性：
DES编码流程:
总结介绍加密编码的基础知识、数据加密标准（DES），强调其中的重点与难点
归
纳
总
结
第16次课程教学方案
第16次教学活动设计
教学
内容设计与手段
环节
对上次课主要知识点进行复习，并对本次课的主要内容进行简单介绍
导
入
新
课
IDEA算法框图：
讲
授
内
容
公开密钥密码体制:
归纳总结总结介绍国际数据加密算法、公开密钥加密法、模拟信号加密、通信网络中的加密、信息安全和确认技术，强调其中的重点与难点
第17次课程教学方案。