Information Theory: Difference between revisions

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Seit den ersten Anfängen der Nachrichtenübertragung als naturwissenschaftliche Disziplin war es das Bestreben vieler Ingenieure und Mathematiker, ein quantitatives Maß zu finden für die in
===Brief summary===
*einer Nachricht (hierunter verstehen wir „eine Zusammenstellung von Symbolen und/oder Zuständen“)
*enthaltene Information (ganz allgemein: „die Kenntnis über irgend etwas“).


{{BlueBox|TEXT=From the earliest beginnings of message transmission as an engineering discipline,  it has been the endeavour of many engineers and mathematicians  to find a quantitative measure for the
*contained  $\rm information$  $($quite generally:  »the knowledge about something«$)$


Die (abstrakte) Information wird durch die (konkrete) Nachricht mitgeteilt und kann als Interpretation einer Nachricht aufgefasst werden.  
*in a  $\rm message$  $($here we mean  »a collection of symbols and/or states»$)$.


[https://de.wikipedia.org/wiki/Claude_Shannon 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'''.
The  $($abstract$)$  information is communicated by the  $($concrete$)$  message and can be conceived as the interpretation of a message.  


[https://en.wikipedia.org/wiki/Claude_Shannon '''Claude Elwood Shannon''']  succeeded in 1948,  in establishing a consistent theory about the information content of messages,  which was revolutionary in its time and created a new,  still highly topical field of science:   »'''Shannon's information theory«'''  named after him.


Der Umfang dieses Buches entspricht einer Lehrveranstaltung mit zwei Semesterwochenstunden (SWS) Vorlesung und eine SWS Übungen.
This is what the fourth book in the  $\rm LNTwww$ series deals with,  in particular:
# Entropy of discrete-value sources with and without memory,  as well as natural message sources:  Definition,  meaning and computational possibilities.
# Source coding and data compression,  especially the   »Lempel–Ziv–Welch method«   and   »Huffman's entropy encoding«. 
# Various entropies of two-dimensional discrete-value random quantities.  Mutual information and channel capacity.  Application to digital signal transmission.   
# Discrete-value information theory.  Differential entropy.  AWGN channel capacity with continuous-valued as well as discrete-valued input.


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


===Inhalt===
⇒   First a  »'''content overview'''«  on the basis of the  »'''four main chapters'''«  with a total of  »'''13 individual chapters'''«  and  »'''106 sections'''«:}}
 
 
 
===Content===
 
{{Collapsible-Kopf}}
{{Collapsible-Kopf}}
{{Collapse1| header=Entropie wertdiskreter Nachrichtenquellen
{{Collapse1| header=Entropy of Discrete Sources
| submenu=  
| submenu=  
*[[/Gedächtnislose Nachrichtenquellen/]]
*[[/Discrete Memoryless Sources/]]
*[[/Nachrichtenquellen mit Gedächtnis/]]
*[[/Discrete Sources with Memory/]]
*[[/Natürliche wertdiskrete Nachrichtenquellen/]]
*[[/Natural Discrete Sources/]]
}}
}}
{{Collapse2 | header=Quellencodierung - Datenkomprimierung
{{Collapse2 | header=Source Coding - Data Compression
|submenu=
|submenu=
*[[/Allgemeine Beschreibung/]]
*[[/General Description/]]
*[[/Komprimierung nach Lempel, Ziv und Welch/]]
*[[/Compression According to Lempel, Ziv and Welch/]]
*[[/Entropiecodierung nach Huffman/]]
*[[/Entropy Coding According to Huffman/]]
*[[/Weitere Quellencodierverfahren/]]
*[[/Further Source Coding Methods/]]
}}
}}
{{Collapse3 | header=Information zwischen zwei wertdiskreten Zufallsgrößen
{{Collapse3 | header=Mutual Information Between Two Discrete Random Variables
|submenu=
|submenu=
*[[/Einige Vorbemerkungen zu zweidimensionalen Zufallsgrößen/]]
*[[/Some Preliminary Remarks on Two-Dimensional Random Variables/]]
*[[/Verschiedene Entropien zweidimensionaler Zufallsgrößen/]]
*[[/Different Entropy Measures of Two-Dimensional Random Variables/]]
*[[/Anwendung auf die Digitalsignalübertragung/]]
*[[/Application to Digital Signal Transmission/]]
}}
}}
{{Collapse4 | header=Wertkontinuierliche Informationstheorie
{{Collapse4 | header=Information Theory for Continuous Random Variables
|submenu=
|submenu=
*[[/Differentielle Entropie/]]
*[[/Differential Entropy/]]
*[[/AWGN–Kanalkapazität bei wertkontinuierlichem Eingang/]]
*[[/AWGN Channel Capacity for Continuous-Valued Input/]]
*[[/AWGN–Kanalkapazität bei wertdiskretem Eingang/]]
*[[/AWGN Channel Capacity for Discrete-Valued Input/]]
}}
}}
{{Collapsible-Fuß}}
{{Collapsible-Fuß}}


Neben diesen Theorieseiten bieten wir auch Aufgaben und multimediale Module an, die zur Verdeutlichung des Lehrstoffes beitragen könnten:
===Exercises and multimedia===
*[https://en.lntwww.de/Kategorie:Aufgaben_zu_Informationstheorie $\text{Aufgaben}$;]
 
*[[LNTwww:Lernvideos_zu_Informationstheorie|$\text{Lernvideos}$;]]
{{BlaueBox|TEXT=
*[[LNTwww:HTML5-Applets_zu_Informationstheorie|$\text{neu gestaltete Applets}$]], basierend auf HTML5, auch auf Smartphones lauffähig;
In addition to these theory pages,  we also offer exercises and multimedia modules on this topic,  which could help to clarify the teaching material:
*[[LNTwww:SWF-Applets_zu_Informationstheorie|$\text{frühere Applets}$]], basierend auf SWF, lauffähig nur unter WINDOWS mit ''Adobe Flash Player''.
 
$(1)$    [https://en.lntwww.lnt.ei.tum.de/Category:Information_Theory:_Exercises $\text{Exercises}$]
 
$(2)$    [[LNTwww:Learning_videos_to_"Information_Theory"|$\text{Learning videos}$]]
 
$(3)$    [[LNTwww:Applets_to_"Information_Theory"|$\text{Applets}$]] }}




===Further links===


$\text{Empfohlene Literatur:}$
{{BlaueBox|TEXT=
$(4)$    [[LNTwww:Bibliography_to_"Information_Theory"|$\text{Bibliography}$]]


*Abel, J.: Grundlagen des Burrows-Wheeler-Kompressionsalgorithmus, Informatik - Forschung und Entwicklung , 18, Nr. 2, S. 80–87, 2004
$(5)$    [[LNTwww:Imprint_for_the_book_"Information_Theory"|$\text{Impressum}$]]}}
*Ahlswede, R.; Ahlswede, A.; Althöfer, I.; Deppe, Ch.; Tamm, U. (Hrsg.): Storing and Transmitting Data. Springer International Publishing, 2014
<br><br>
*Blahut, R. E.: Principles and Practice of Information Theory. 4. Aufl. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1991. ISBN 978-0-20110-709-8
*Bodden, E.; Clasen, M.; Kneis, J.: Algebraische Kodierung. Proseminar. Lehrstuhl für Informatik IV, RWTH Aachen, 2002
*Cover, T. M.; Thomas, J. A.: Elements of Information Theory. 2. Aufl. Hoboken, N.J: Wiley-Interscience, 2006. ISBN 978-0-47124-195-9
*Csiszar, I.; Körner, J.: Information Theory: Coding Theorems for Discrete Memoryless System. Cambridge University Press, 2. Auflage, 2011.  ISBN: 978-0-52119-681-9
*Fano, R. M.: Transmission of Information: A Statistical Theory of Communication. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1968. ISBN 978-0-26256-169-3
*Forney, G. D.: Information Theory. Stanford University, 1972
*Friedrichs, B.: Kanalcodierung. Grundlagen und Anwendungen in modernen Kommunikationssystemen. Berlin u.a.: Springer, 1996. ISBN 3-540-58232-0
*Gallager, R. G.: Information Theory and Reliable Communication. New York NY u.a.: Wiley, 1968. ISBN 0-471-29048-3
*Hartley, R. V. L.: Transmission of Information. In: Bell System Technical Journal , 7, Nr. 3, pp. 535, 1928
*Johannesson, R.: Informationstheorie - Grundlage der (Tele-)Kommunikation. Bonn u.a.: Addison-Wesley, 1992. ISBN 3-89319-465-7
*Kramer, G.: Information Theory. Vorlesungsmanuskript, Lehrstuhl für Nachrichtentechnik. München: TU München, 2016
*Küpfmüller, K.: Die Entropie der deutschen Sprache, Fernmeldetechnische Zeitung, Nr. 7, S. 265–272, 1954
*McEliece, R. J.: The Theory of Information Theory and Coding. Volume 86. Cambridge: Cambridge University Press, 2004. ISBN 978-0-52183-185-7
*Mecking, M.: Information Theory. Vorlesungsmanuskript, Lehrstuhl für Nachrichtentechnik. TU München, 2009
*Proakis, J. G.; Salehi, M.: Communications Systems Engineering. 2. Aufl. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2002. ISBN 0-130-95007-6
*Schönfeld, D.; Klimant, H.; Piotraschke, R.: Informations- und Kodierungstheorie. 4. Aufl. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, 2012. ISBN 978-3-83480-647-5
*Shannon, C. E.: A Mathematical Theory of Communication, Bell System Technical Journal ,Band 27, Nr. 3, S. 379–423 und S.623-656, 1948
*Shannon, C. E.: Prediction and Entropy of Printed English, Bell System Technical Journal ,Band 30, Nr. 1, S. 50–64, 1951
*Wolfowitz, J.: Coding Theorems of Information Theory. Berlin: Springer, 1978. ISBN: 978-3-64266-824-1
*Wyner, A. D.; Ziv, J.: A Theorem on the Entropy of Certain Binary Sequencies and Applications, IEEE Transactions on Information Theory , IT- 19, Nr. 6, S. 769–772, 1973




[[LNTwww:Autoren#Informationstheorie|$\text{Hinweise zu den Autoren und den Materialien, von denen bei der Erstellung des Buches ausgegangen wurde.}$]]




__NOTOC__
__NOTOC__
__NOEDITSECTION__
__NOEDITSECTION__
[[de:Informationstheorie]]

Latest revision as of 14:27, 16 March 2026

Brief summary

From the earliest beginnings of message transmission as an engineering discipline,  it has been the endeavour of many engineers and mathematicians  to find a quantitative measure for the

  • contained  $\rm information$  $($quite generally:  »the knowledge about something«$)$
  • in a  $\rm message$  $($here we mean  »a collection of symbols and/or states»$)$.


The  $($abstract$)$  information is communicated by the  $($concrete$)$  message and can be conceived as the interpretation of a message.

Claude Elwood Shannon  succeeded in 1948,  in establishing a consistent theory about the information content of messages,  which was revolutionary in its time and created a new,  still highly topical field of science:  »Shannon's information theory«  named after him.

This is what the fourth book in the  $\rm LNTwww$ series deals with,  in particular:

  1. Entropy of discrete-value sources with and without memory,  as well as natural message sources:  Definition,  meaning and computational possibilities.
  2. Source coding and data compression,  especially the   »Lempel–Ziv–Welch method«   and   »Huffman's entropy encoding«.
  3. Various entropies of two-dimensional discrete-value random quantities.  Mutual information and channel capacity.  Application to digital signal transmission.
  4. Discrete-value information theory.  Differential entropy.  AWGN channel capacity with continuous-valued as well as discrete-valued input.


⇒   First a  »content overview«  on the basis of the  »four main chapters«  with a total of  »13 individual chapters«  and  »106 sections«:


Content

Exercises and multimedia

In addition to these theory pages,  we also offer exercises and multimedia modules on this topic,  which could help to clarify the teaching material:

$(1)$    $\text{Exercises}$

$(2)$    $\text{Learning videos}$

$(3)$    $\text{Applets}$ 


Further links