信源编译码演示系统毕业论文

计算机多媒体辅助教学在现代的教学过程中,有不可或缺的作用。为了更好地应用多媒体进行辅助教学,就要明确计算机多媒体辅助教学对教学过程的影响。下面是我为大家整理的计算机多媒体毕业论文，供大家参考。

一：计算机多媒体技术的关键性技术研究

1计算机多媒体技术概述

多媒体技术的涵义

数字化是多媒体技术的根源，例如通过综合、处理的方式对动画、文字等相关要素中的资讯进行总结，并对这些内容进行采集和处理，使用多种软体和硬体对多种媒体之间的逻辑关联建立起来，在此基础上形成人机互动的系统技术。资讯在传播过程中的作用可以在多媒体的帮助下得到完善，与计算机的互动功能连线起来，充分发挥出其作用，最终对能够看见文字与影象，同时还能听见声音的新型材料进行制作，这就是多媒体技术。

多媒体技术的专业化

多媒体技术的专业化实际上就是多种媒体集中在一起的综合形态，同时也是两种以上媒体对资讯进行互动的一种有效载体，多媒体技术以数字讯号为执行单位，在这种情况下，文字、声音以及影象等资讯就可以得到有机结合。也正是因为多媒体技术多样性的存在，使得相关联的一些资讯得以有效的传递和处理，并通过数字化资讯对资料传输过程中产生的失真问题进行有效的解决。

2多媒体关键技术分析

视讯压缩技术

对于多媒体技术中的视讯压缩技术来说，传统压缩编码都是以Shannon资讯理论基础上得以完成的，它的基本是 *** 论，利用统计概率模型对信源进行描绘，但是传统压缩编码缺乏对接受者主观能动性、事件本身的含义、重要程度等方面的考虑，所以，压缩编码的发展过程可以说是从Shannon资讯理论开始的过程。资料压缩编码的方式有很多种不同的形式，从信源的统计特点上来看，一般可以将其分为预测编码、向量量化编码、转换编码等多种形式，从资料视觉特点上来看，可以将其分为基于影象轮廓-纹理的编码、基于方向滤波的影象编码等所中形式。按照影象传达景物的特点来看，可以将其分成基于内容的编码和图形编码两种形式，其中影象编码又可以分成不同的两代：第一代主要是基于资料统计将资料冗余去掉的低层压缩编码方式;第二代是基于内容将内容冗余去掉的压缩编码方法。

视讯点播技术

使用者资讯交流的自然进化以多媒体互动作为主要过程，目前，多媒体服务的范围非常广，其中视讯点播技术是最流行的一种。视讯点播技术是网路技术和计算机技术共同发展的产物，它凝结了计算机、电视等相关技术中的精华，是一门新型技术，集中了食品技术和网路技术等多项技术的优势，过去收看电视节目的被动性得到了彻底的改变，电视节目的收看可以结合人们的需求选择。视讯点播传递方式彻底改变了传统教学模式，教学课堂可以通过网路展开。视讯服务系统的应用使得视讯伺服器各项功能的发挥得到了实现，所以视讯点播技术也是视讯服务系统的重点研究物件。

多媒体资料库技术

在本质上来讲，多媒体资料库技术主要是为了解决三个难题，首先是资讯媒体的多样化，一定要充分的扩大多媒体资料的储存量、组织以及管理的功能，同时也要实现多媒体资料的整合以及表现整合，从而来实现多媒体资料之间的呼叫以及融合，这样相关的整合粒度也就越细。最后就是多媒体资料与人之间的互动性，没有互动性就没有多媒体，因此一定要改变传统的资料库查询被动性，利用多媒体方式进行全面的表现。另外，对于多媒体资料库中的资料来说，资料是表征的事物特征，资料可以取自于现实世界，但是资料也可以通过模拟等方式进行构造，在多媒体资料库中，主要是包含原始的资料、描述性资料以及指示性资料。通常情况下，多媒体资讯表现为一些非格式化的资料，因此这些多媒体资料存在物件复杂、资料储存分散等特点，多媒体资讯的关系是非常简单的，但是资料管理并不是很容易，就目前来说面向物件资料库的管理是不现实的，这是因为面向物件是新一代的资料库应用，需要超强的资料模型做支撑，面向物件的方法很适合对复杂物件进行描述，还可以对多种物件以及其内部的联络进行描述。

3结语

综上所述，计算机技术的更新换代非常快，同时多媒体技术也在不断的发展完善，为满足人们多样化的需求，多媒体技术网路化的目标终将实现。随着通讯技术的不断发展，多媒体网路化的发展程序也更加迅速，目前多媒体技术已经在节目点播、视讯释出以及视讯会议等领域中得到了广泛的应用。多媒体技术将会把计算机技术、通讯技术以及音像技术等紧密结合起来，不断推动资讯处理技术的不断发展。

二：计算机多媒体在现代教育的优点与不足

1、前言

为了适应现代化生产和管理的需要，不少国家正在中、小学普及计算机和资讯科技。我国已经把计算机的发展和应用列为“七五”计划的发展重点之一。目前我国的教学内容、教学方式、教学方法和手段以至教学体制，已不能适应社会主义现代化建设的要求，教育改革势在必行。

2、什么是现代教育

现代教育技术，就是运用现代教育理论和现代资讯科技，通过对教与学过程和教学资源的设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学优化的理论和实践。现代教育技术强调培养复合型人才。在教育目标的确定问题上，既要满足社会的需求，也要重视学生个人的需求。现代教育技术的运用使现代教育教学具有教育观念的先进性、表现方式的直观性、资讯资源的共享性、教育物件的广泛性、教育过程的互动性等特点，它综合了多种常规媒体的教学优点，达到大规模提高教学质量的目的。

3、什么是多媒体计算机

计算机多媒体是一种把超文体、图形、影象、动画、声音等运载资讯的媒体结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制的技术。多媒体计算机作为教学媒体的一种，它是来储存、传递教育和教学资讯的。“多媒体”一词译自英文“Multimedia”，媒体medium原有两重含义：一是指储存资讯的实体，如磁碟、光碟、磁带、半导体储存器等，中文常译作媒质;二是指传递资讯的载体，如数字、文字、声音、图形等，中文译作媒介。

4、计算机多媒体在现代教育中彰显的作用

手段直观新颖，表现力丰富。多媒体可以将文字、声音、影象、图形、动画、电影、电视等与学习内容进行有机的整合，从而改变了传统学习内容比较单一的特性，可以提高学生的学习兴趣，激发学生学习的积极性。

教学容量大，教学效率高。运用多媒体技术进行教学，教师可以事先在计算机上将教育内容、解题过程，甚至试验等设计好，上课时，教师只需点选滑鼠，即可将这些内容展示给学生方便快捷。对于拥有一些网路教学装置的学校，教师随时可以从网上获取各种教学资讯来补充一些知识。相比于传统教学方式，它节约了书写时间，增加了教学容量，提高了课堂教学效率。多媒体教学的大内容、高效率特点可以适当地加快教学节奏，有利于增强学生的竞争意识，让学生在较短时间内接受更大量的资讯，更易实现教学目的。

共享性好。资讯资源的共享和交流每天都在增加和更新，新技术的发展也使得文字、图片、声音乃至影象在计算机与计算机间传播成为现实。而现代化教育技术的应用，特别是多媒体教育网路的建立，将使教学形式在传统教育中发生著巨大变化。多媒体技术的迅速发展为教学形式、教学手段、教学方法以及教学思想的改变提供了更多的可能性。它不仅可以使教学更为生动形象，而且使得许多常规方式方法难以表现的教学内容可以容易的表现出来，网路远距离教学充分体现了教学的双向性、实用性和互动性。

5、计算机多媒体在教学中的不足

容易改变教师的主导地位。尽管多媒体教学是一种有效、先进的教学模式，但它不应该也不能取代教师的主导地位。如果过分的依赖这种教学模式，那么结果将是本末倒置、得不偿失。

一定程度上忽略了师生互动关系。课堂教学并不仅仅是为资讯的传递，更重要的是为了各种技能的训练。而多媒体教学在这方面提供了更多的现成答案，而缺乏对细致过程的展示。这样，学生在学习过程中就容易缺乏由教师引导的由浅入深、由具体到复杂、由简单到抽象的思维过程。

容易分散学生的注意力。多媒体教学手段形象生动，然而，许多同学注意的只是音乐和动画，甚至有的同学还要讨论萤幕那些地方怎么好玩，并提醒周围同学注意，学生的兴趣调动起来了，可注意力却分散了。

6、多媒体教学需要注意的几个问题

教学课件内容的设计。在教学课件的设计中，首先，内容要简明扼要，重点突出，不能把多媒体课件变成面面俱到的电子图书，这样不利于学生对教学内容的掌握。因此，在制作多媒体课件时，教师一定要明确多媒体课件是针对课堂教学而设计的，把教学内容归纳成为提纲挈领的学习要点，以简明扼要的提纲式文字出现在多媒体课件中，并做到重点突出，详略得当，使学生能快速、准确地把握教学的中心内容。

多媒体技术与传统教学方式的结合。教学是一门艺术，就是指教师在课堂上的形体、语言的表演效果，在课堂教学中，以教师的人格魅力和富有情趣的讲解，通过师生间的情绪相互感染，来调动学生积极参与教学，良好的教学效果及对学生心理产生的正面效应，是任何形式的电子媒体所不能替代的。因此，采用多媒体教学时，应该做到扬弃，即继承传统教学的精华，发挥多媒体教学的长处，做到优势互补。

在多媒体教学中发挥教师的主导作用。在运用多媒体的教学中，知识的来源不再只局限于教师和教材，学生将通过多媒体技术的应用获得大量的资讯，但是，也不能忽视教师在具体教学中的主导作用。因为，各种现代化的媒体技术仅仅是教学的辅助工具，而只有教师才是传授知识和培养学生能力的源泉，因而，在多媒体教学中，教师不是放映员，学生不是观众，师生的教与学的矛盾只能通过教师的主导与学生学习的互动过程来解决，多媒体技术不可能取代教师对知识进行归纳、总结、深化功能和作用。

7、结束语

计算机在教学中的应用将会推动教育改革，但这是一项非常艰钜的事业。任何一项具有比较深远影响的改革，都不是短时间内简单的一、两个招式就能够“立竿见影”地反映到学生的成绩单上面的。多媒体确实弥补了传统教学的诸多不足，给教学带来了新的生机。这就需要每个教师提高多媒体教学能力，创造性地在专业教学中运用现代教育技术，充分利用好学校多媒体装置的同时，继承传统教学的精华，做到优势互补，为社会培养创造型，探索型的人才。

基于FPGA的HDB3码编译码器设计电子机械论文目 录摘 要 IAbstract II第1章 绪论 HDB3码简述 FPGA和其设计方法 FPGA/CPLD简介 FPGA设计方法 VHDL设计技术 VHDL简介 利用VHDL语言设计硬件电路的方法 本文所做的工作内容安排 6第2章 HDB3码编译原理 HDB3码的编码原理 HDB3码的译码原理 8第3章 HDB3数字信源 数字信源单元 HDB3编码单元 用CD22103A芯片实现 用VHDL建模实现 16第4章 HDB3译码器实现方法分析 25第5章 HDB3译码器的FPGA实现 HDB3译码器的FPGA设计流程 HDB3译码器设计的总体框图 双单极性变换模块 译码功能模块的设计 译码模块的VHDL设计 译码模块的原理图设计 误码检测模块设计 位同步提取模块设计 鉴相器模块的设计 滤波器的设计 数控振荡器的设计 简易显示模块 38第6章 Max-plusⅡ与HDB3译码器的仿真 MAX-PLUSⅡ简述 功能简介 设计流程 设计步骤 系统仿真与调试 编码部分仿真结果 译码模块仿真结果 误码检测模块仿真结果 位同步提取模块仿真结果 42结束语 44参考文献 45致 谢 46附录A 译码器总图 47附录B 锁相环总图 48附录C 滤波器电路图 49基于FPGA的HDB3码编译码器的设计摘 要：HDB3 码是基带传输系统中常用的码型。本设计是基于 EMP7128设计的一个完整的 HDB3 码的编译码器。给出了硬件设计电路图、软件设计流程和HDB3编译码器的仿真波形。本设计中编码器部分用了专用集成芯片CD22103和VHDL建模两种方法来实现。译码器中除了包含有译码的电路外，还包含有单双极性转换，误码检测和位同步提取等功能。双单极性变换的作用是使得双极性的 HDB3 码能够进入 CPLD，同时易于做数字逻辑分析。其中的位同步提取功能是利用超前滞后型数字锁相环从编码序列中提取出位同步信号，并把该信号作为译码部分的时钟。位同步模块中最为关键的一步是在 CPLD 实现若干个上升沿触发数字单稳。总体来说，该编译码器具有外围电路简单，工作稳定，抗干扰能力强等特点。此实现方法具有硬件设计简单、运行速度快、成本低等优点。同时由于CPLD可重复编程的特点，可以对它进行在线修改，便于设备的调试和运行。此编译码器已经过实际测试，运行稳定可靠，可用于实际电路中。关键词：HDB3码；FPGA；编译码器；位同步HDB3 Encoder Decoder Based on FPGAAbstract: HDB3 code is the commonly used code in the transmission system . It is an intact HDB3 encoder and decoder designed on the basis of EMP7128 to originally design. This paper presents the circuit diagram of hardware design, the flow of software design and the simulated waveform of HDB3 encoder and decoder. The encoder is designed on the basis CD22103A and VHDL language. Also include single polarity to bipolar conversion besides including the circuit of the decode in this design, code measured by mistake , and location synchronized signals picked out. The function that vary bipolar to one polarity makes ambipolar HDB3 code can introduce to CPLD and make digital logic analysis easy. Location among them draw function to utilize digital phase locking ring produce the synchronous signal in the location to draw from code array in step, and regard this signal as the clock of the part of the decoder. To location synchronous module the most crucial one is to realize several rise along touch off digital form steady in CPLD. On the whole, this encoder and decoder has simple outside circuit, works steadily and better anti-interference ability. The method has the advantages of simple hardware design, high speed and low cost. In addition, since CPLD can be reprogrammed, it can be repaired online, thus making it convenient to debug and run the equipment. Testing shows that this encoder and decoder has stable performance and therefore can be applied to : HDB3 code; FPGA; Encoder and Decoder; Location sychronized第1章 绪论 HDB3码简述现代通信借助于电和光来传输信息，数字终端产生的数字信息是以“1”和“0”两种代码（状态）位代表的随机序列，他可以用不同形式的电信号表示，从而构造不同形式的数字信号。在一般的数字通信系统中首先将消息变为数字基带信号，称为信源编码，经过调制后进行传输，在接收端先进行解调恢复为基带信号，再进行解码转换为消息。在实际的基带传输系统中，并不是所有电波均能在信道中传输，因此有基带信号的选择问题，因此对码型的设计和选择需要符合一定的原则。当数字信号进行长距离传输时，高频分量的衰减随距离的增大而增大，电缆中线对之间的电磁辐射也随着频率的增高而加剧，从而限制信号的传输距离和传输质量，同时信道中往往还存在隔直流电容和耦合变压器，他们不能传输直流分量及对低频分量有较大的衰减，因此对于一般信道高频和低频部分均是受限的。对于这样的信道，应使线路传输码型的频谱不含直流分量，并且只有很少的低频分量和高频分量。其次，传输码型中应含有定时时钟信息，以利于收端定时时钟的提取，在基带传输系统中，定时信息是在接收端再生原始信息所必需的。一般传输系统中，为了节省频带是不传输定时信息的，必须在接受端从相应的基带信号中加以提取。再次，实际传输系统常希望在不中断通信的前提下，能监视误码，如果传输码型有一定的规律性，那么就可以根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测，因此，传输码型应具有一定的误码检测能力。当然，对传输码型的选择还需要编码和解码设备尽量简单等要求，但以上的几点是最主要的考虑因素。HDB3码又叫三阶高密度双极性码，是基带电信设备之间进行基带传输的主要码型之一。该码具有以下特点：(1) 无直流分量，且低频分量也很少：其功率谱密度也与AMI码类似，其方波中丰富的高频分量同样被消除了。(2) 由于引入取代节，因而解决了AMI码在连‘0’过长时提取位定信号的困难。(3) 具有内在检错能力。由此可见，HDB3码是一种优良码，目前广泛应用于基带传输的接口码。

Turbo卷积码(TCC)是3G无线系统中所采用的前向错误校正（FEC）机制的整体部分。然而，Turbo译码器所带来的计算负担非常重，并不太适合采用传统DSP或RISC处理器实现。由于现场可编程逻辑阵列（FPGA）内在的并行结构，FPGA为解决3G基站收发器中所需要的符号速率FEC和其它计算密集的任务提供了一个高性能信号处理平台基础。 Turbo 编码 级联码方案（Concatenated coding schemes）是为了通过结合两个或更多相对简单的分量或构造模块码来获得较高的编码增益。Turbo码认为是对级联码结构的一种改进，其中采用迭代算法对相关的码序列进行译码。Turbo码是通过将两个或更多分量码应用到同一数据序列的不同交织版本上构成的。对于任何传统单分量编码，译码器的最后一级生成的都是硬判决译码数据位。为了使象Turbo码这样的级联码方案工作得更好，译码算法不应被限制为只能在译码器间传递硬判决。为最好地利用每个译码器获得的信息，译码算法必须可以实现软判决交换，而不是采用硬判决。对于采用两个分量码的系统，译码的概念是指将来自一个译码器的软判决输入到另一个译码器的输入，并将此过程重复几次以获得更好的判决，如图1所示 。 3GPP Turbo 编码器 图2为3GPP编码器。 输入数据流输入到RSC1，它为每个输入比特生成一个对等比特（Parity Bit）。输入数据还经过交织后由RSC2处理生成第二个对等比特流。 3GPP标准定义，输入块的长度在40至5114 位之间。编码器生成一个速率为1/3的包括原始输入位和两个对等位的系统码。通过打孔方法可以获得1/2编码速度的编码。递归系统编码器的实现比较直接，然而交织器则不那么简单，要比标准的卷积或块交织器复杂。 一旦将输入数据块长度K 提供给编码器以后，编码器将计算交织矩阵行数R和列数 C，并创建相应的交织数据结构。R 和 C 是数据块长度K的函数。在输入符号被加载到交织矩阵以后，那么将根据一定的顺序进行行间交换和列间交换。交换模式是根据块长度K选择的（即依赖于K）。行和列交换完成后，通过逐列读出交织矩阵数据就可以得到最终的交织序列。在数据读出时需要进行删减操作，以保证在输出中只有正确的输入符号，请注意，交织阵列包含的数据位通常比K个原始输入符号要多 ，因为R C>K。然后，新的序列经过RSC2编码生成第二个对等位流。 实现交织器的一种方法是在存储器中存储完整的交换序列。即，一旦K 给定，即调用一个初始化例程（运行在处理器上的软件例程或利用FPGA中的功能单元）生成相应的交换序列，然后将这一信息存储在存储器中。然而，这一方法需要大量的存储器。利用Virtex -E FPGA 技术提供的 4096位每块的片上存储器，将需要[5114 13/4096]=17个存储器块。 在我们的方法中，采用一个预处理引擎生成一个序列值（存储），这一序列值被存储起来，交织器地址发生器将使用这些序列值。这一硬件单元采用几个小型数据结构（素数表）来计算所需要的序列。这一准备过程需要的时钟周期数与信息块的长度成比例。例如，对于K=40的块需要280时钟周期，而对于最大块长度K=5114，则需要 5290个时钟周期。该过程只需要在块长度变化时进行。地址发生器利用这些更为紧凑的数据结构来实时生成交织地址。 3GPP Turbo 译码器 译码器包括两个MAP（最大后验概率）译码器和几个交织器。Turbo算法的优良的性能源于可以在两个MAP译码器间共享可靠性信息（extrinsic data，外数据，或称先验数据）。 在我们的设计中，MAP译码器采用的是Bahl， Cocke， Jelinek 和 Rajiv (BCJR) 算法。BCJR算法计算每个符号的最大后验对数似然率，并且是一种真正的软判决算法。考虑到数据是以块的形式传输的，因此可以在时间维中前向或反向搜索一个符号序列。对于任一序列，其出现概率都是单独符号出现概率的乘积。由于问题是线性的，因此序列概述可以利用概率的对数和来代替。 为了与一般文献中的习惯一致，我们将译码迭代的前向和反向状态概率分别利用 和 来表示。通常，BCJR算法要求在接收到整个信息后才开始解码。对于实时应用，这一限制可能太严格了。例如，3GPP Turbo译码器将需要大量存储器存储一个5114符号信息块的完全状态结构（state trellis）。对于单片FPGA设计来说，这需要的存储资源太多了。与维特比（Vitebi）算法类似，我们可以先从全零向量 O和数据{yk}（k 从 n 到 n-L） 开始反向迭代。L次反向迭代可获得非常好的 n-L近似值。只要L选择合适，最终的状态标志（state metric）就是正确的。可以利用这一性质在信息结束前就开始进行有效的位译码。 L 被称为收敛长度。其典型值大约是译码器约束长度的数倍（通常为5至10倍），并随着信噪比的降低而增加。 通常，Turbo译码算法将计算所有的 （对整块信息），将这些数值存储起来，然后在反向迭代中与反向状态概率一起用来计算新的外信息（extrinsic information，或称先验信息）。我们的设计中采用了窗口化方法。 译码过程以一个前向迭代开始，计算包含L 个接收符号的块i的 值。同时，对未来（i+1）块进行一个反向迭代（标号 ）。对块i+1的反向迭代结束时，就获得了开始对块i 进行反向迭代所需要的正确的 初始向量。 与此同时对数似然函数（Lall）也在进行。 每一 和 处理过程都需要8个max* 操作 - 每个针对状态结构（tellis）中的8个结点之一。最终的对数似然计算需要14个并行max* 运算符。为了提供可接受的译码速率，在设计中采用了38个max* 功能单元。 从 C描述到FPGA设计 FPGA Turbo 编码译码器设计是利用基于C的设计和验证方法进行的，如图3所示。 算法开发阶段采用具有定点C类型的Art Library 来对定点计算的位真（bit-true）效应进行准确建模。在这一阶段考察了几种可能算法的定点性能。一旦选定正确的量化算法，就可利用A|rtDesignerPro创建一个专用DSP架构。A|rtDesignerPro的一个最强大的功能之一是可以插入和利用专用的数据通道核心（称为专用单元，ASU）。利用这些ASU加速器核心可以使我们处理Turbo译码器算法内在的计算复杂性。 A|rtDesignerPro可自动完成寄存器分配、调度和控制器生成。在Turbo编码译码器设计中， A|rtDesignerr的自动循环合并可获得最佳的；任务调度，MAP译码步骤的内部循环都只有一个周期长。 A|rtDesignerPro生成的最终结果是可综合的寄存器级（RT-level） VHDL或Verilog 描述。基于C的工具流支持FPGA专用功能。例如，可利用BlockRAM自动构造RAM，而寄存器文件也可利用分布式存储器而不是触发器来实现 。 最后，逻辑综合和Xilinx实施工具套件将RTL HDL 转换为 FPGA 配置位流。 FPGA Turbo 编码译码器实现 A|rtDesigner创建的Turbo编码器和译码器核心硬件结构包含许多专用ASU加速器。其中最重要的一个加速器完成max* 操作。max* 运算符根据下式计算两个幂值a 和 b： max* (a,b)=ln(expc(a)+expc(b))。 如 图4所示， max* 运算是通过选择（a,b）最大值，并应用一个存储在查找表（LUT）中的校正因子近似进行的。这一近似算法非常适合利用Xilinx FPGA 实现，其中LUT是其最终基本构造单元。 结果 Turbo译码算法硬件字长的选择极大地影响总体性能。利用C-to-FPGA设计流程，这一定点分析是完全在C环境中完成的。结果示于图 5。 上图显示出了我们的浮点Turbo译码器算法和对应的定点算法之间的性能差别。仿真是在5114块长度、5次译码迭代和AWGN信道模型情况下进行的。结果清晰明显出性能的损失是非常小的。 我们的Turbo译码器的定点性能做为译码器迭代次数的函数 ，对于 dB SNR，位错率为10-6。 译码器功能的实现非常具有挑战性，我们同时针对Virtex-E和 Virtex-II 器件进行了适配。Virtex-II 器件实施是采用运行在 speedfile数据库上的Xilinx 实施工具集完成的。利用XC2V1000BG575-5 FPGA实现的最终设计，达到了66 MHz 的时钟性能，消耗了3,060个逻辑片 和 16个块RAM。对于从40至 5114符号长度的块，采用5次译码迭代循环的情况下，译码器达到了2 至 百万符号每秒（Msym/s）的吞吐量。编码器占用了903个逻辑片、3个块RAM并支持83 MHz时钟频率。对于从40至5114位的块长度，速率可达到9 至20 Msym/s。

摘要：香农于1948年10月发表于《贝尔系统技术学报》上的论文《A Mathematical Theory of Communication》（通信的数学理论）作为现代信息论研究的开端。1984年贝尔研究所的香农在题为《通讯的数学理论》的论文中系统地提出了关于信息的论述，创立了信息论。信息论主要研究信息的本质和度量方法。它是系统论和控制论的理论基础，也是信息科学的理论基础。关键字：信息概念，熵，美国数学家香农参考书目：1。《信息论》 南丰公益书院； 2．《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）；3．《安全工程大辞典》（化学工业出版社，1995年11月出版）(安全文化网)；4．部分资料摘取自互联网。（一）信息的内涵1948—1949年，美国数学家香农（）发表了《通信的数学理论》和《在噪声中的通信》两篇论文，提出了度量信息的数学公式，标志着信息论这门学科的诞生。信息论主要研究信息的本质和度量方法。它是系统论和控制论的理论基础，也是信息科学的理论基础。它是关于事物运动状态的规律的表征，其特点是： （1）信息源于物质运动，又不是物质和运动；（2）信息具有知识的秉性，是任何一个系统的组织程度和有序程度的标志；（3）只有变化着的事物和运动着的客体才会有信息，孤立静止的客体或永不改变的事物不会有信息；（4）信息不遵守物质和能量的“守恒与转化定律”, 同样的信息，大家可以共同使用，信息不会减少，相同的信息，能够用不同物质载体进行传播，同一种物质，也可以携带不同的信息，信息不会变化。信息论是一门研究信息传输和信息处理系统中一般规律的学科。香农在他的《通讯的数学理论》中明确提出：“通讯的基本问题是在通讯的一端精确地或近似地复现另一端所挑选的消息。”信息是“人们在选择一条消息时选择的自由度的量度”。消息所带的信息可以解释为负熵，即概率的负对数。威沃尔指出，‘信息’一词在此理论中只在一种专门的意义上加以使用，我们一定不要把它和其通常用法混淆起来”。也就是说，这里的信息不是我们通常使用的概念（各种消息、情报和资料的总称），而是一个变量，它表示信息量的大小。而信息量则是某种不确定性趋向确定的一种量度，消息的可能性越大，信息就越少。如果一个系统是有序的，它不具有很高的混乱度或选择度，其信息（或熵）是低的。信息论是一门用数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律的科学。它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。 信息论的研究范围极为广阔。一般把信息论分成三种不同类型： (1)狭义信息论是一门应用数理统计方法来研究信息处理和信息传递的科学。它研究存在于通讯和控制系统中普遍存在着的信息传递的共同规律，以及如何提高各信息传输系统的有效性和可靠性的一门通讯理论。 (2)一般信息论主要是研究通讯问题，但还包括噪声理论、信号滤波与预测、调制与信息处理等问题。(3)广义信息论不仅包括狭义信息论和一般信息论的问题，而且还包括所有与信息有关的领域，如心理学、语言学、神经心理学、语义学等。信息有以下性质：客观性、广泛性、完整性、专一性。首先，信息是客观存在的，它不是由意志所决定的，但它与人类思想有着必然联系。同时，信息又是广泛存在的，四维空间被大量信息子所充斥。信息的一个重要性质是完整性，每个信息子不能决定任何事件，须有两个或两个以上的信息子规则排布为完整的信息，其释放的能量才足以使确定事件发生。信息还有专一性,每个信息决定一个确定事件，但相似事件的信息也有相似之处，其原因的解释需要信息子种类与排布密码理论的进一步发现。信息论是一门具有高度概括性、综合性，应用广泛的边缘学科。信息论是信息科学的理论基础，它是一门应用数理统计方法研究信息传输和信息处理的科学，是利用数学方法来研究信息的计量、传递、交换和储存的科学。随着科学技术的发展，信息论研究范围远远超出了通信及类似的学科，已延伸到生物学、生理学、人类学、物理学、化学、电子学、语言学、经济学和管理学等学科。（二）信息论发展历史香农被称为是“信息论之父”。人们通常将香农于1948年10月发表于《贝尔系统技术学报》上的论文《A Mathematical Theory of Communication》（通信的数学理论）作为现代信息论研究的开端。1984年贝尔研究所的香农在题为《通讯的数学理论》的论文中系统地提出了关于信息的论述，创立了信息论。维纳提出的关于度量信息量的数学公式开辟了信息论的广泛应用前景。1951年美国无线电工程学会承认信息论这门学科，此后得到迅速发展。20世纪50年代是信息论向各门学科冲击的时期，60年代信息论不是重大的创新时期，而是一个消化、理解的时期，是在已有的基础上进行重大建设的时期。研究重点是信息和信源编码问题。到70年代，由于数字计算机的广泛应用，通讯系统的能力也有很大提高，如何更有效地利用和处理信息，成为日益迫切的问题。人们越来越认识到信息的重要性，认识到信息可以作为与材料和能源一样的资源而加以充分利用和共享。信息的概念和方法已广泛渗透到各个科学领域，它迫切要求突破香农信息论的狭隘范围，以便使它能成为人类各种活动中所碰到的信息问题的基础理论，从而推动其他许多新兴学科进一步发展。目前，人们已把早先建立的有关信息的规律与理论广泛应用于物理学、化学、生物学等学科中去。一门研究信息的产生、获取、变换、传输、存储、处理、显示、识别和利用的信息科学正在形成。香农把“熵”这个概念引入信息的度量。1965年法国物理学家克劳修斯首次提出这一概念，后来这一概念由19世纪奥地利物理学家L.玻尔茨曼正式提出。信息论和控制论又赋予了“熵”更新更宽的含义。 熵是一个系统的不确定性或无序的程度，系统的紊乱程度越高，熵就越大；反之，系统越有序，熵就越小。控制论创始人维纳曾说：“一个系统的熵就是它的无组织程度的度量。”熵这个概念与信息联系在一起后，获得这样的思路：信息的获得永远意味着熵的减少，要使紊乱的系统（熵大的系统）有序化（减少熵）就需要有信息，当一个系统获得信息后，无序状态减少或消除（熵减少）；而如果信息丢失了，则系统的紊乱程度增加。一个系统有序程度越高，则熵就越小，所含信息量就越大，反之无序程度越高，则熵越大，信息量就越小，信息与熵是互补的，信息就是负熵，两者互为负值。 信息量=系统状态原有的熵-系统状态确定后的熵 电讯系统不存在功能性因素，即人的主观能动因素，因此不能照搬，但对计算社会信息的量，仍有参考价值。如研究新闻的信息量时就非常有意义。一则新闻讯息中所含信息量的大小是不确定程度的大小决定的，能够最大限度地消除人们对新闻事件认识上的不确定性的讯息，信息量就大，而不能减少受众对新闻事件的认识的不确定的，信息量就小，这与讯息的长度、字数和篇幅无关，不是版面大小、字数多寡、“本报讯”多少就能说明信息的大小的。信息科学是人们在对信息的认识与利用不断扩大的过程中，在信息论、电子学、计算机科学、人工智能、系统工程学、自动化技术等多学科基础上发展起来的一门边缘性新学科。它的任务主要是研究信息的性质，研究机器、生物和人类关于各种信息的获取、变换、传输、处理、利用和控制的一般规律，设计和研制各种信息机器和控制设备，实现操作自动化，以便尽可能地把人脑从自然力的束缚下解放出来，提高人类认识世界和改造世界的能力。信息科学在安全问题的研究中也有着重要应用。1949年，香农和韦弗提出了有关传播的数学模式。 信源—>消息—>编码—>信号—>信道—>信号+噪声—>译码—>消息—>信宿 噪声—>信道 对上图的概念解释如下： 信源：信源就是信息的来源，可以是人、机器、自然界的物体等等。信源发出信息的时候，一般以某种讯息的方式表现出来，可以是符号，如文字、语言等，也可以是信号，如图像、声响等等。 编码：编码就是把信息变换成讯息的过程，这是按一定的符号、信号规则进行的。按规则将信息的意义用符码编排起来的过程就是编码过程，这种编码通常被认为是编码的第一部分。编码的第二部分则是针对传播的信道，把编制好的符码又变换成适于信道中传输的信号序列，以便于在信道中传递，如声音信号、电信号、光信号等等。如信息源产生的原始讯息是一篇文章，用电报传递的时候，就要经过编码，转换成电报密码的信号，然后才能经过信道传播。 信道：就是信息传递的通道，是将信号进行传输、存储和处理的媒介。信道的关键问题是它的容量大小，要求以最大的速率传送最大的信息量。 噪音：是指信息传递中的干扰，将对信息的发送与接受产生影响，使两者的信息意义发生改变。 译码：是对信息进行与编码过程相反的变换过程，就是把信号转换为讯息，如文字、语言等，这是第一步。第二步译码则是指将讯息还原为信息意义的过程。 信宿：是信息的接受者，可以是人也可以是机器，如收音机、电视机等。作为方法论，香农的这一信息系统模式可以被适用于许多系统，如通信系统、管理系统、社会系统等。传播学学者对这一模式进行改造之后，成为表述人类信息传播的基本模式之一，成为传播学领域最基本的研究范式，而信源、编码、译码、信宿等概念也成为传播学研究的基本概念。 香农的信息论为传播学领域提供了基本的范式，它使以前模糊的信息概念变得在数学上可以操纵。香农的信息论与维纳的控制论是相互影响的，维纳也是最早认识信息论价值的学者，并与香农共同发明了有关信息的熵度量法则。