Informationstheorie

Seit den ersten Anfängen der Nachrichtenübertragung als ingenieurwissenschaftliche Disziplin war es das Bestreben vieler Ingenieure und Mathematiker,  ein quantitatives Maß zu finden für die

• in einer  $\rm Nachricht$  $($hierunter verstehen wir „eine Zusammenstellung von Symbolen und/oder Zuständen“$)$

• enthaltene  $\rm Information$  $($ganz allgemein: „die Kenntnis über irgend etwas“$)$.

Die  $($abstrakte$)$  Information wird durch die  $($konkrete$)$  Nachricht mitgeteilt und kann als Interpretation einer Nachricht aufgefasst werden.

Claude Elwood Shannon  gelang es 1948,  eine in sich konsistente Theorie über den Informationsgehalt von Nachrichten zu begründen,  die zu ihrer Zeit revolutionär war und ein neues,  bis heute hochaktuelles Wissenschaftsgebiet kreierte:  die nach ihm benannte  »Shannonsche Informationstheorie«.»

Damit beschäftigt sich das vierte Buch der  $\rm LNTwww$–Reihe,  insbesondere:

1. Entropie wertdiskreter gedächtnisloser,  gedächtnisbehafteter sowie natürlicher Nachrichtenquellen:  Definition,  Bedeutung und Berechnungsmöglichkeiten.
2. Quellencodierung und Datenkomprimierung,  insbesondere das Verfahren nach Lempel,  Ziv und Welch sowie die Entropiecodierung nach Huffman.
3. Verschiedene Entropien zweidimensionaler wertdiskreter Zufallsgößen.  Transinformation und Kanalkapazität.  Anwendung auf die Digitalsignalübertragung.
4. Wertdiskrete Informationstheorie.  Differentielle Entropie.  Zwei- und mehrdimensionale Zufallsgößen:  Autokorrelationsfunktion,  Leistungsdichtespektrum,  Korrelationskoeffizient,  Kreuzkorrelationsfunktion.
5. Filterung stochastischer Signale   ⇒   Stochastische Systemtheorie.  Digitales Filter.  Eigenschaften von Matched–Filter und Wiener–Kolmogorow–Filter.

Kenntnisse der beiden ersten  $\text{LNTwww}$–Bücher,  die die  "Darstellung deterministischer Signale"  sowie die  "Beschreibung linearer zeitinvarianter Systeme"  zum Inhalt haben,  sind für das Verständnis des vorliegenden Buches hilfreich,  aber nicht erforderlich.

⇒   Hier zunächst eine  »Inhaltsübersicht«  anhand der  »fünf Hauptkapitel«  mit insgesamt  »28 Einzelkapiteln«  und  »166 Abschnitten«.

Hier zunächst eine  Inhaltsübersicht  anhand der  vier Hauptkapitel  mit insgesamt  13 Einzelkapiteln.

Inhalt

Entropie wertdiskreter Nachrichtenquellen

• Gedächtnislose Nachrichtenquellen
• Nachrichtenquellen mit Gedächtnis
• Natürliche wertdiskrete Nachrichtenquellen

Quellencodierung - Datenkomprimierung

• Allgemeine Beschreibung
• Komprimierung nach Lempel, Ziv und Welch
• Entropiecodierung nach Huffman
• Weitere Quellencodierverfahren

Information zwischen zwei wertdiskreten Zufallsgrößen

• Einige Vorbemerkungen zu zweidimensionalen Zufallsgrößen
• Verschiedene Entropien zweidimensionaler Zufallsgrößen
• Anwendung auf die Digitalsignalübertragung

Wertkontinuierliche Informationstheorie

• Differentielle Entropie
• AWGN–Kanalkapazität bei wertkontinuierlichem Eingang
• AWGN–Kanalkapazität bei wertdiskretem Eingang

Neben diesen Theorieseiten bieten wir auch Aufgaben und multimediale Module an,  die zur Verdeutlichung des Lehrstoffes beitragen könnten:

• $\text{Aufgaben}$

• $\text{Lernvideos}$

• $\text{Applets}$

$\text{Weitere Links:}$

$(1)$    $\text{Literaturempfehlungen zum Buch}$

$(2)$    $\text{Allgemeine Hinweise zum Buch}$   $($Autoren,  weitere Beteiligte,  Materialien als Ausgangspunkt des Buches,  Quellenverzeichnis$)$