信息论与编码基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈海燕，曹明华，贾科军 编

图书标签:

• 信息论
• 编码学
• 通信原理
• 数据压缩
• 信道编码
• 香农信息论
• 纠错编码
• 数字通信
• 信息传输
• 理论基础

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302374992

版次：1

商品编码：11655795

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 全国普通高等院校电子信息规划教材

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：198

字数：302000

正文语种：中文

编辑推荐

　　本书配有PPT教案可在清华大学出版社官网下载。
　　本书注重基础性和应用性，注重理论分析和实践背景，以新颖、实用、代表性为素材选取的原则，语言通俗易懂。
　　本书内容组织循序渐进，既涵盖了必要的基础知识，又增添了新的理论和技术。结构严谨、内容广泛，具有系统性和可扩展性。
　　本书内容涉及Shannon信息论的基本理论：信息的统计度量、Shannon三大编码定理以及对应的三类编码、信息率失真函数；信息论方法的应用等。

内容简介

　　《信息论与编码基础》全面地介绍了Shannon信息论的基本理论：信息的统计度量、Shannon三大编码定理以及对应的三类编码，无失真信源编码、限失真信源编码及信道编码。全书共分7章，主要内容包括绪论,信源和信源熵,无失真信源编码、限失真信源编码，信道及信道容量以及信道编码，信息率失真函数，信息论方法的应用等。
　　《信息论与编码基础》深入浅出，概念清晰，系统性强，力求以通俗易懂的语言及大量典型的应用实例使读者快速、高效地学习和掌握信息论与编码的基本理论和技术。
　　《信息论与编码基础》适合作为高等院校通信工程、电子与信息技术等相关专业本科生的教材，也可作为低年级研究生的教学参考书，也可供从事信息领域的科技工作者、工程技术人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 信息的概念
1.2 信息论的形成和发展
1.3 信息论的研究范畴
1.4 通信系统模型
1.5 习题

第2章 信源和信息熵
2.1 信源的特性和分类
2.2 离散信源的信息度量
2.2.1 信息量的定义
2.2.2 自信息量
2.2.3 联合信息量与条件自信息量
2.3 互信息量
2.3.1 互信息量的定义
2.3.2 互信息的性质
2.3.3 条件互信息和联合互信息
2.4 信源熵
2.5 条件熵和联合熵
2.6 熵函数的数学特性
2.7 加权熵
2.8 平均互信息量
2.9 信息不增性原理
2.10 平稳离散信源
2.10.1 离散平稳无记性信源的扩展信源
2.10.2 离散平稳信源的熵
2.10.3 马尔可夫信源
2.10.4 信源的冗余度
2.11 连续信源
2.11.1 连续随机变量的熵
2.11.2 最大相对熵
2.11.3 熵功率
2.12 习题

第3章 信道及信道容量
3.1 信道的数学模型和分类
3.1.1 信道的分类
3.1.2 单符号离散信道的数学模型
3.2 单符号离散信道中的熵速率与信道容量
3.2.1 离散无噪声信道的熵速率和信道容量
3.2.2 几种特殊离散信道的容量
3.2.3 对称离散信道的信道容量
3.2.4 离散信道容量的一般计算方法
3.3 多符号离散信道及其信道容量
3.4 组合信道的信道容量
3.4.1 串联信道及其信道容量
3.4.2 独立并联信道的信道容量
3.5 网络信息理论
3.5.1 多址接入信道
3.5.2 广播信道
3.5.3 相关信源的多用户信道
3.6 连续信道及其信道容量
3.6.1 连续信道的平均互信息量
3.6.2 连续信道的熵速率与信道容量
3.6.3 连续信源的香农公式与噪声
3.7 信道编码定理
3.8 习题

第4章 信源编码
4.1 编码的定义
4.2 码的分类
4.3 离散无失真信源编码定理
4.4 离散信源编码
4.4.1 香农编码
4.4.2 费诺编码
4.4.3 赫夫曼编码
4.4.4 游程编码
4.4.5 冗余位编码
4.4.6 Lempel-Ziv编码
4.4.7 算术编码
4.5 习题

第5章 信道编码
5.1 数字通信系统
5.2 信道编码及编码定理
5.3 信道模型
5.3.1 二进制对称信道
5.3.2 离散无记忆信道
5.3.3 离散输入、连续输出信道
5.3.4 波形信道
5.4 差错控制方式
5.5 信道编码的分类及其基本概念
5.5.1 信道编码的分类
5.5.2 信道编码的基本概念
5.6 常见的几种检错码
5.6.1 奇偶校验码
5.6.2 水平奇偶校验码
5.6.3 水平垂直奇偶校验码
5.6.4 恒比码
5.6.5 群计数码
5.7 线性分组码
5.7.1 基本概念
5.7.2 线性分组码的编码
5.7.3 线性分组码的译码
5.8 循环码
5.8.1 循环码的代数结构
5.8.2 循环码的编码
5.8.3 循环码的译码
5.9 卷积码
5.9.1 基本原理
5.9.2 卷积码的描述
5.9.3 卷积码的译码
5.10 Turbo码
5.10.1 Turbo码的编码
5.10.2 Turbo码的译码
5.11 LDPC码
5.11.1 LDPC码的编码
5.11.2 LDPC码的译码
5.12 习题

第6章 信息率失真函数
6.1 基本概念
6.1.1 失真函数与平均失真度
6.1.2 信息率失真函数的定义
6.1.3 信息率失真函数R(D)的性质
6.2 离散信源的信息率失真函数
6.2.1 离散信源信息率失真函数的参量表达式
6.2.2 二元信源的信息率失真函数
6.2.3 离散信源R(D)函数计算
6.2.4 信息率失真函数R(D)的迭代算法
6.3 连续信源的信息率失真函数
6.4 限失真信源编码定理
6.5 习题

第7章 信息论方法的应用
7.1 信息论方法在信号处理中的应用
7.2 信息论在其他学科领域的应用
7.2.1 信息论与博弈论
7.2.2 信息论与统计学
7.2.3 信息论与密码学
7.3 最大熵谱与最小误差熵估计
7.3.1 最大熵谱估计
7.3.2 最小误差熵估计
7.4 习题
参考文献

《信息论与编码基础》 图书简介 信息，作为现代社会运转的基石，其无处不在却又常常被我们忽略。从远古的烽火狼烟到如今的5G通信，人类对信息传递效率和准确性的追求从未停止。而《信息论与编码基础》这本书，正是要带领读者深入探索信息世界的核心奥秘，揭示信息是如何被量化、如何被高效传输、以及如何抵抗干扰的。它不是一本讲述具体通信技术或应用场景的书籍，而是聚焦于信息本身最根本的原理和规律，构建起一套严谨而普适的理论框架。 本书的起点，是信息论的奠基者克劳德·香农提出的信息熵概念。我们将从最基础的概率论出发，理解一个随机事件或一个信息源所携带的信息量是如何被度量的。想象一下，抛一枚均匀的硬币，出现正面和反面的概率各是50%。这时候，我们说这条信息的“不确定性”最高，因此它携带的信息量也最大。反之，如果一枚硬币被做了手脚，总是出现正面，那么关于“这次抛硬币是正面”这个信息，我们就没有任何意外，也就携带零信息量。本书将详细阐述如何用数学语言精确地描述这种“不确定性”，以及它与“信息量”之间的深刻联系。我们将学习到，信息熵不仅仅是一个抽象的数学概念，它代表了传递信息所需的最小平均比特数，是信息传输效率的理论极限。 紧接着，我们会进入信源编码的领域。既然信息量可以用熵来度量，那么我们自然会想，如何才能用最少的比特来表示这些信息呢？这就是信源编码要解决的核心问题。本书将介绍一系列经典的信源编码方法，例如霍夫曼编码。我们会一步步地拆解霍夫曼编码的构建过程，理解它如何根据符号出现的概率来为不同的符号分配不同长度的编码，使得出现概率高的符号获得较短的编码，从而实现整体的压缩。我们会通过大量的例子来巩固理解，例如文本文件、图像数据等，展示信源编码如何在实际应用中大幅度减小数据存储和传输的开销。本书还将触及算术编码等更先进的信源编码技术，探讨它们在压缩效率上的优势以及背后的数学原理。 然而，信息在传输过程中几乎不可避免地会受到各种噪声和干扰，导致信息的失真甚至丢失。如何确保信息的准确性，是信息论研究的另一个核心课题。这就引出了信道编码。本书将详细讲解纠错码的基本思想和原理。我们将首先认识到，仅仅依靠信源编码是不够的，我们需要在信息中“注入”一些冗余信息，以便在接收端能够检测到错误，甚至纠正错误。本书将介绍线性分组码，如汉明码，理解其构造原理、译码方法，以及它们在检测和纠正特定数量错误方面的能力。我们会学习到，通过巧妙的设计，可以以最小的代价来换取信息的可靠性。 进一步地，本书将深入到更强大的纠错编码技术，如卷积码和Turbo码。我们会详细分析卷积码的编码器结构，理解其“记忆”特性如何帮助它处理序列数据，以及维特比译码算法如何高效地找到最有可能的原始信息序列。对于Turbo码，我们将探讨其迭代译码的强大能力，以及它如何逼近香农提出的信道容量极限。这些编码技术是现代通信系统（如3G、4G、5G移动通信，卫星通信等）实现可靠传输的关键支撑。 除了编码之外，本书还将探讨信道容量的概念。香农证明了，对于任何一个有噪声的信道，都存在一个最大传输速率，只要我们以低于这个速率传输信息，并且使用合适的编码方法，就可以实现任意低的错误概率。这个极限速率就是信道的“容量”。本书将详细推导不同类型信道的容量公式，例如加性高斯白噪声（AWGN）信道的容量，理解容量与信噪比、带宽等参数之间的关系。这将帮助我们理解通信系统的设计瓶颈，以及为什么在某些条件下，我们无法实现无限高速率的信息传输。 本书的叙述风格将力求清晰、严谨，同时又富有启发性。我们不会止步于公式的堆砌，而是会努力解释每个概念背后的物理意义和直观理解。大量的图示和实例将贯穿全书，帮助读者将抽象的数学模型与实际的信息处理过程联系起来。我们会从最简单的例子开始，逐步引入复杂的概念，确保读者能够循序渐进地掌握信息论与编码的基础知识。 本书的目标读者包括但不限于： 计算机科学和通信工程专业的学生： 为他们提供扎实的理论基础，为后续深入学习通信系统、数据压缩、信息安全等领域打下坚实基础。 对信息技术感兴趣的工程师和研究人员： 帮助他们从更宏观和根本的层面理解信息技术的工作原理，从而更好地进行技术创新和问题解决。 对数学和理论科学有浓厚兴趣的读者： 领略信息论作为一门优美而深刻的数学分支的魅力，理解其在多个科学领域的影响。 《信息论与编码基础》将不仅仅是一本教材，它更是一次对信息世界深刻洞察的旅程。通过阅读本书，您将能够理解现代通信系统为何能够如此高效可靠地工作，您将能够理解数据压缩的极限在哪里，您甚至能够开始思考信息在更广泛的科学和工程领域中的普遍意义。它将为您打开一扇通往信息时代核心技术的大门，让您不再仅仅是信息的被动接收者，而是能够理解其本质，甚至参与到信息技术的创造和发展中去。这本书是对“信息”这个概念的一次深入剖析，它揭示了隐藏在数据流背后的数学规律，为理解数字世界提供了不可或缺的视角。

评分☆☆☆☆☆

这本书我当初是抱着极大的热情翻开的，书名《信息论与编码基础》就充满了吸引力，我一直对信息是如何被量化、传输和压缩的这些底层逻辑非常好奇。但实际阅读后，我发现这本书的侧重点远超我的预期，它更像是一本“思想的引路人”，而非一本“技能的速成手册”。比如，在探讨信息熵的部分，作者并没有直接给出大量计算公式和例题，而是花了相当长的篇幅去阐述“信息”这个概念本身的哲学意涵，从香农的理论源头出发，一步步地剖析“不确定性”与“信息量”之间的微妙关系。我至今还记得，书中关于“一个抛硬币得到正面的信息量是多少？”的讨论，作者并没有给出一个简单数字，而是引导读者去思考，为什么知道结果“前”的不确定性与知道结果“后”的确定性之间的差异，构成了信息的价值。这种追本溯源的写作方式，让我对信息论的理解上升到了一个更高的维度，甚至触及到了认识论的边缘。我感觉作者想传达的，不只是如何计算信息，更是如何去“理解”信息，理解它在世界运行中的角色。虽然对于我这种急于上手实践的读者来说，初期可能会觉得有些“慢热”，但回过头来看，这种深入的理论铺垫，为后续更复杂的概念打下了坚实的基础，也让我对信息本身的抽象性有了更深刻的体会。它教会了我，很多时候，理解“为什么”比掌握“怎么做”更为重要。

评分☆☆☆☆☆

这本《信息论与编码基础》给我带来了一种“结构化思考”的启迪。我原本期待的是一套严谨的公式推导和算法讲解，但书的内容远不止于此。作者在引入每一个核心概念时，都会先构建一个清晰的逻辑框架，然后层层递进，将复杂的理论分解成易于理解的组成部分。例如，在讲解编码技术时，我曾预想会看到大量的纠错码、信道编码的具体实现。但这本书的处理方式是，在介绍完“为什么需要编码”和“编码的基本原理”之后，就将重点放在了“编码的度量标准”以及“不同编码策略背后的权衡”上。我记得书中对“压缩效率”的分析，并不是简单地给出压缩算法的步骤，而是从信息熵的角度，解释了理论上能达到的最小比特数，以及实际编码方法如何逼近这个极限，并且分析了时间复杂度和空间复杂度等实际约束。这种“从原理到应用，从理论到实践，但又始终聚焦于核心思想”的叙述方式，极大地提升了我对知识的理解深度。我不再是被动地记忆公式，而是开始主动地思考，每一种编码方式的优劣势，以及在特定场景下应该如何选择。它教会了我一种拆解问题、构建解决方案的思维模式，这比单纯掌握几个编码算法要更有价值。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，《信息论与编码基础》这本书给了我一种“概念重塑”的体验。在接触这本书之前，我对于“信息”的理解，大多停留在日常的交流层面，认为信息就是说话、写字、看图。但这本书，通过其独特的视角，让我对“信息”这个概念有了全新的认识。作者在开篇就引入了“信息量”的计算，这让我第一次意识到，信息是可以被量化的，并且不同的信息，其“量”是不同的。我至今还记得书中通过“猜数字”的例子来解释熵的概念，通过不断地提问来减少不确定性，从而获得信息。这种将抽象概念具象化的方式，让我对“不确定性”和“信息”之间的关系有了更直观的理解。更让我感到惊喜的是，书中在后续章节中，将这种量化思维延伸到了更广泛的领域，比如对“噪声”的定义，不仅仅局限于物理意义上的干扰，而是将其视为“降低信息有效性”的任何因素。这种从基本单元到整体系统，从量化到博弈的分析思路，让我感觉自己仿佛在学习一种“信息世界的通用语言”。它不仅仅是一本关于技术书籍，更是一本关于“如何理解信息”的哲学著作，让我对信息在世界中的角色有了更深刻的洞察。

评分☆☆☆☆☆

我对《信息论与编码基础》这本书的印象，可以用“意料之外的广阔”来形容。我原本以为这本书会像一本教科书那样，聚焦于信息论的数学模型和编码算法的细节。然而，当我深入阅读后，却发现它更像是一扇通往更宏大领域的窗口。书中在介绍完一些基础的概念后，并没有就此打住，而是开始拓展到信息论在各个领域的应用，这让我大开眼界。例如，作者在讲解信道容量时，不仅解释了理论极限，还巧妙地联系到了通信系统设计、数据存储乃至生物信息学等多个前沿方向。我尤其对其中关于“信息过载”的讨论印象深刻，作者以一种颇具前瞻性的视角，分析了我们在信息爆炸时代所面临的挑战，以及信息论如何提供理解和应对这些挑战的框架。书中并没有给出具体的解决方案，但它通过对信息流动、噪声干扰、压缩效率等概念的剖析，让我能够从一个全新的角度去审视日常生活中的信息现象，比如社交媒体上的信息传播、新闻的过滤机制等等。这种跳出了纯粹数学和工程范畴的讨论，让我感觉这本书不仅仅是在教授一门技术，更是在培养一种分析和理解复杂世界的能力。它拓展了我思维的边界，让我意识到信息论的普适性和深远影响。

评分☆☆☆☆☆

当初选择《信息论与编码基础》这本书，纯粹是被其“基础”二字所吸引，希望能系统地学习信息论和编码的入门知识。然而，实际阅读后，我发现它更多的是在“构建一种思维方式”，而非直接教授具体的“操作技能”。书中的内容，尤其是在前半部分，并没有像我预期的那样，直接给出大量的算法实现或者复杂的公式推导。相反，它花了大量篇幅去探讨“信息”本身的定义、度量以及其在不同系统中的作用。我记得在讲解“信源编码”时，作者并没有直接介绍霍夫曼编码或者算术编码的具体步骤，而是先深入分析了“冗余度”的概念，以及不同信源的统计特性如何影响编码的效率。这种“先理解原理，再谈技术”的写作风格，虽然一开始让我觉得有些“不接地气”，但随着阅读的深入，我渐渐体会到了它的好处。我开始能够从更宏观的角度去理解为什么需要编码，以及各种编码方法背后所遵循的共同原则。它教会了我，在面对一个信息处理问题时，首先应该思考的是问题的本质，以及最适合解决这个问题的“信息观”。这种思维上的提升，远比记忆几个具体的编码算法要来得长远，它让我具备了一种分析和解决信息相关问题的“底层能力”。