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t.BA.IT.INCO.13HS (Information Theory and Coding) 
Module: Information Theory and Coding
This information was generated on: 06 February 2025
No.
t.BA.IT.INCO.13HS
Title
Information Theory and Coding
Organised by
T InES
Credits
4

Description

Version: 5.0 start 01 February 2019

Diese Modulbeschreibung gilt bis zum 31. Juli 2024. Die gültige Modulbeschreibung ist im Intranet unter https://intra.zhaw.ch/departemente/school-of-engineering/bachelorstudium/module im Modulhandbuch abrufbar.

 

Kurzbeschrieb

In diesem Kurs werden die Grundlagen der digitalen Informationsverarbeitung und Codierung vermittelt. Digitale Grundeinheiten, Gatter, Logik sind darin ebenso Bestandteil wie auch Quellen- (Informationsgehalt, Entropie, Redundanz) und Kanalcodierungsverfahren mit Fehlererkennung.

Modulverantwortung

Matthias Rosenthal (rosn)

Lernziele (Kompetenzen)

 

Ziel

Kompetenzen

Taxonomiestufen

Allgemeine Grundlagen:

- Sie verstehen die Grundeinheiten in der Informatik (Bit, Byte, etc.) und ihre verschiedenen Bedeutungen bzw. Wertebereiche und beherrschen die Verwendung verschiedener Zahlensysteme sowie die Zahlen- und Zeichendarstellungen.

F, M

K1, K2

Digitaltechnik:

- Sie verstehen die funktionale Logik von digitalen Gattern, können ein Schema interpretieren und beherrschen die Realisation einfacher Funktionen sowie das Aufstellen und Interpretieren von Wahrheitstabellen.

- Sie kennen und verstehen einfache kombinatorische Grundschaltungen, wie zum Beispiel einfache Addiererlogiken (Halbaddierer, Volladdierer, Multiplexer).

- Sie kennen und verstehen einfache sequentielle Logik Schaltungen (Zähler, Graycode, Register, Schieberegister, einfache, endliche Automaten).

F, M

K2

Informationstheorie 1 (Quellencodierung):

- Sie verstehen die Grundbegriffe der Informationstheorie (Informationsgehalt, Entropie) nach Shannon und können für einfache Beispiele die Entropie berechnen.

- Sie verstehen den Unterschied zwischen der Redundanz- und Irrelevanzreduktion bei der Quellencodierung sowie die grundlegenden Verfahren der Redundanzreduktion. Sie beherrschen die Anwendung der elementaren Verfahren zur Redundanzreduktion an einfachen Beispielen.

F, M

K2, K3

Informationstheorie 2 (Kanalcodierung):

- Sie verstehen die Grundlagen der Kanalcodierung für die Übertragung von binären Daten. Sie verstehen die Grundbegriffe über die Nutzung der Kanalbandbreite nach Nyquist. Sie beherrschen die Berechnung der Kanalkapazität nach Shannon.

- Sie verstehen die wichtigsten Verfahren zur Fehlererkennung und Fehlerkorrektur.

- Sie können den Begriff der Hamming-Distanz definieren.

- Sie beherrschen die Anwendung der wichtigsten Verfahren zur Fehlerkorrektur an einfachen Beispielen.

F, M

K2, K3

Modulinhalte

Allgemeine Grundlagen:

- Algorithmus-Begriff, Algorithmus v. Euklid

- Einheiten und Grundbegriffe: Bit, Byte, Wort.

- Komplement-Darstellung (Einer- und Zweierkomplement); Rechnen im Zahlenkreis; Carry / Borrow / Overflow; Sign Extension

 

Digitaltechnik:

- Logische Funktionen und Gatter: INV, AND, OR, NAND, NOR, XOR

- Wahrheitstabelle und kombinatorische Grundschaltungen: Karnaugh-Diagramme, Halb-/Voll-Addierer, Subtrahierer, Dekoder (z.B. BCD => 7-Segment), Codeumwandlungen, Komparator.

- Sequentielle Logik: Zähler, Schieberegister, einfacher Automat (Ampel)

 

Informationstheorie:

- Informationstheorie nach Shannon

- Begriff der Entropie, Berechnung der Entropie

 

Wichtigste Verfahren der Quellencodierung:

- Grundbegriffe: Redundanz- und Irrelevanzreduktion, Präfixfreiheit

- Huffman, Arithmetische Codierung, Lauflängencodierung, Lempel-Ziv Codierung, JPEG, MPEG (bei MPEG nur Überblick, Ansätze)

- Übersicht der Codierungen und ihrer Einsatzgebiete

 

Wichtigste Verfahren der Kanalcodierung:

- Kanalkapazität nach Shannon

- Hamming-Distanz

- Wichtigste Verfahren zur Fehlererkennung (Parität, CRC, Checksumme)

- fehlerkorrigierende Codes (Hamming-Code)

- Block-Code, Faltungscode (Überblick)

Lehrmittel/Materialien

 

Ergänzende Literatur

 

Zulassungs-voraussetzungen

 

Unterrichtssprache

(X) Deutsch ( ) Englisch

Teil des Internationalen Profils

( ) Ja (X) Nein

Modulausprägung

Typ 3a

 

Details siehe unter: T_CL_Modulauspraegungen_SM2025

Leistungsnachweise

 

Bezeichnung

Art

Form

Umfang

Bewertung

Gewichtung

Leistungsnachweise während Studiensemester

Praktikum

Abgabe der eigenen Lösung

90 Minuten

Mind 5 bewertete Praktika

20%

Semesterendprüfung

Klausur

Schriftlich

90 Minuten

Benotung 1-6

80%

Bemerkungen

 

Rechtsgrundlage

Die Modulbeschreibung ist neben Rahmenprüfungsordnung und Studienordnung Teil der Rechtsgrundlage. Sie ist verbindlich. Eine in der ersten Unterrichtswoche des Semesters schriftlich festgehaltene und kommunizierte Modulvereinbarung kann die Modulbeschreibung präzisieren. Die Modulvereinbarung ersetzt nicht die Modulbeschreibung.

 

 

Note

Course: Information und Codierung - Praktikum
No.
t.BA.IT.INCO.13HS.P
Title
Information und Codierung - Praktikum

Note

  • No module description is available in the system for the cut-off date of 01 August 2099.
Course: Information und Codierung - Vorlesung
No.
t.BA.IT.INCO.13HS.V
Title
Information und Codierung - Vorlesung

Note

  • No module description is available in the system for the cut-off date of 01 August 2099.