← 全部科研课程

INVOL / RESEARCH

信息论、编码与通信

从压缩极限到无线通信,用 Python 连接信息熵、编码与网络。

通信工程 / 电子信息工程 / 计算机科学

咨询本课题 ↗
蓝绿色二进制代码图案
独立学术配图 · 摘自原科研海报

课程概览

为什么文件/文件夹压缩后会变小?但为什么多次压缩并不能让文件持续变小、压缩率都有极限?为什么不同压缩软件压缩后的大小不一样?信息在压缩后是如何在设备间传输的?Wi-Fi 路由器和手机基站如何做到与多设备同时通讯?本微科研课题为您解答上述问题,以香农信息论为核心,系统讲解信息度量、编码理论与通信系统设计,培养抽象建模、理论分析与编程实践能力,为后续深造信息工程和计算机科学奠定基础。

学习目标

  1. 掌握香农信息理论
  2. 运用无噪源编码知识
  3. Python 实践文件压缩与解压
  4. 学习噪声信道下的纠错码
  5. 了解现代有线 + 无线通信网络架构
  6. 提升学术英语写作能力
  7. 构建文书主体段落

逐课课程纲要

01

信息论基础:从不确定性到比特

信息熵的物理意义与数学定义、香农(Shannon)理论

02

经典无噪源编码

香农编码(Shannon coding)、霍夫曼编码(Huffman coding)、算术编码(Arithmetic coding)

03

压缩编程实践

使用 Python 实现上述三个编码,对比压缩率和信息熵

04

解压缩编程实践

实现解压缩算法,检验压缩文件在解压后与原始文件一致

05

噪声下的通信极限

噪声信道的容量、不同编码受干扰的影响、带宽与信噪比

06

抗噪声自纠错编码

汉明距离(Hamming Distance)与现代校验码(LDPC)

07

无线信号调制与解调原理

从 2G 到 5G 的发展史:PSK, BPSK, FSK, PAM, QAM, OFDM

08

无线信道复用方案

时分复用 TDMA、频分复用 FDMA、码分复用 CDMA

09

通讯网络与路由

Dijkstra 路由算法、拥塞控制协议(TCP/IP)

10

分析总结

总结实验结果、撰写英文实验报告、后续用于文书主体段落

研究方法与成果表达

  • 理论:信息熵、源编码与信道容量。
  • 实践:Python 压缩与解压,验证文件一致性。
  • 研究表达:比较编码表现并形成报告。

EXPLORE / QUESTION / DISCOVER

从一个问题,开始你的研究。

咨询本课题 ↗

[email protected]