信息论与编码（第三版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邓家先，肖嵩，李英 著

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
• 第三版
• 高等教育
• 专业教材
• 计算机科学

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560639666

版次：3

商品编码：11890250

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：320

字数：487000

正文语种：中文

内容简介

　　本书重点介绍了信息论的基础知识和信源、信道编码理论及编码技术，同时还介绍信息论的全新研究成果——网络编码的基本理论及应用。全书共10章，第1~7章��在介绍信息度量的基础上，重点阐述了无失真信源编码理论、限失真信源编码理论、信道编码理论以及信源编码技术、信道编码技术的基本知识；第8～10章在介绍网络编码的基础理论——图论的基础上阐述了网络编码的基本原理及其在P2P、无线网络以及网络安全等方面的应用。��
　　本书注重阐述概念以及相关的物理意义，使用较多的例题和示意图阐述基本概念、基本理论和基本分析方法，减少了繁杂的公式证明。另外还对编码中面临的实际问题进行了分析，以帮助读者加深理解。��
　　本书既可以作为信息工程、通信工程及相关专业的本科生和研究生教材，也可以作为相关专业技术人员的参考书。

前言/序言

《信息论与编码（第三版）》图书简介 一、 核心内容概述 《信息论与编码（第三版）》是一部深入探讨信息传输、处理与存储基本原理的权威性著作。本书以严谨的数学理论为基础，系统地阐述了信息论的核心概念，包括信息熵、信源编码、离散信道容量、连续信道容量等。同时，本书也全面介绍了编码理论的最新进展，涵盖了纠错码（如汉明码、BCH码、RS码、卷积码、Turbo码、LDPC码等）的设计原理、译码算法以及它们在实际通信系统中的应用。本书旨在为读者构建一个清晰、完整的知识体系，使其能够理解和掌握信息传输过程中的效率与可靠性极限，并能够设计和分析各类现代通信和数据存储系统。 二、 理论基石——信息论 信息论作为本书的理论基石，为我们理解信息的本质、度量以及传输提供了一个全新的视角。 信息度量与熵： 本书首先从概率论和统计学的角度引入信息量的概念，指出信息量与事件发生的概率成反比。在此基础上，本书详细介绍了信息熵（Entropy）这一核心概念，将其定义为信源不确定性的平均度量。读者将学习到如何计算离散随机变量的熵，以及熵在不同场景下的意义。本书还会深入探讨联合熵、条件熵、互信息等概念，揭示随机变量之间的依赖关系以及信息传输过程中的信息增益。例如，条件熵 $H(Y|X)$ 衡量在已知 $X$ 的情况下，$Y$ 的剩余不确定性，而互信息 $I(X;Y) = H(X) - H(X|Y) = H(Y) - H(Y|X)$ 则量化了 $X$ 和 $Y$ 之间共享的信息量。这些概念是理解后续信息传输效率的根本。 信源编码（数据压缩）： 基于信息熵的理论，本书深入讲解了信源编码（Source Coding）的原理和方法，其目标是在不丢失信息或允许一定信息损失的情况下，尽可能地压缩信源输出的数据，提高存储和传输效率。读者将学习到两种主要的信源编码策略： 无损信源编码： 这类编码能够完全恢复原始信息，确保信息不失真。本书将详细介绍如霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）等经典算法。霍夫曼编码通过为出现频率高的符号分配短码字，为出现频率低的符号分配长码字，从而实现最优编码。算术编码则将整个消息映射到一个概率区间内的一个数值，进一步提高压缩效率。 有损信源编码： 这类编码允许丢失部分信息，以达到更高的压缩比，适用于对失真不敏感的应用，如图像和音频压缩。本书将介绍率失真理论（Rate-Distortion Theory），它给出了在给定失真水平下，所需最小比特率的理论极限。虽然本书不侧重于具体的多媒体压缩标准（如JPEG、MP3），但其背后的信息论原理是理解这些标准的基础。 信道模型与信道容量： 信息的传输总会伴随着噪声和干扰，导致信息失真。信息论的核心任务之一就是分析和量化信道传输信息的能力。本书首先介绍了各种离散信道模型，如二元对称信道（Binary Symmetric Channel, BSC）、二元输入输出无损信道（Binary Input Output Channel, BIOC）等，并详细推导了离散信道容量（Channel Capacity）的定义。信道容量是信道能够可靠传输信息的最大速率的理论上限。本书将重点讲解如何计算各种离散信道（如加性高斯白噪声信道 AIGWN）的信道容量，并引出香农信道编码定理（Shannon Channel Coding Theorem）。该定理指出，只要信息传输速率低于信道容量，就存在能够实现任意低错误概率的编码和译码方法。 连续信道容量： 除了离散信道，本书还会探讨连续信道，特别是加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise, AWGN）信道，这是无线通信中最常见的模型之一。本书将推导 AWGN 信道的容量公式，并分析带宽、信噪比等因素对信道容量的影响。例如，Shannon-Hartley 定理给出了 AWGN 信道的容量 $C = B log_2(1 + S/N)$，其中 $B$ 是带宽，$S/N$ 是信噪比。这一定理揭示了在有限带宽和功率约束下，信息传输速率的极限。 三、 实践之翼——编码理论 编码理论是信息论的直接应用，旨在设计和实现能够对抗噪声、纠正错误的技术。本书将带领读者深入理解各类编码的数学构造、性能分析和译码算法。 代数编码基础： 本书将从代数角度介绍纠错码的构造。读者将学习到线性分组码（Linear Block Codes）的基本概念，包括码字、码重、最小码重、生成矩阵、校验矩阵等。在此基础上，本书将详细介绍： 汉明码（Hamming Codes）： 适用于检测和纠正单个错误，其结构简单且具有一定的纠错能力。 BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）： 一类强大的多重错误纠正码，具有良好的代数结构，能够纠正多个随机错误。 Reed-Solomon码（RS码）： 一类非二元分组码，在纠正突发错误方面表现出色，广泛应用于CD、DVD、条形码、通信卫星等领域。本书将深入讲解RS码的构造原理，包括伽罗瓦域（Galois Field）运算以及多项式在RS码中的应用。 卷积码（Convolutional Codes）： 与分组码不同，卷积码是对连续输入的比特流进行编码，其码字长度与输入长度成比例。本书将详细介绍卷积码的编码器结构（通过移位寄存器和生成多项式描述），并讲解如何使用维特比算法（Viterbi Algorithm）进行最优译码。维特比算法是一种动态规划算法，能够在复杂的卷积码状态空间中高效地找到最可能的发送码字。 现代高性能编码： 随着通信速率的不断提高和对可靠性要求的日益严苛，更先进的编码技术应运而生。本书将对这些现代编码进行深入的介绍： Turbo码（Turbo Codes）： 一种采用迭代解码策略的强大纠错码，通过并行级联两个简单的卷积码，并辅以迭代的软判决译码，能够逼近香农极限。本书将详细解释Turbo码的结构、交织器（Interleaver）的作用以及迭代译码过程，例如MMSE（Minimum Mean Square Error）估计和BCJR（Bahl, Cocke, Jelinek, and Raviv）算法在软判决译码中的应用。 LDPC码（Low-Density Parity-Check Codes）： 另一类高性能的纠错码，其校验矩阵中大部分元素为零，因此具有稀疏的结构，能够实现高效的译码（通常采用消息传递算法，如信仰传播算法 Belief Propagation）。本书将介绍LDPC码的构造方法（如规约LDPC码、随机LDPC码）以及其在近乎香农极限下的出色性能，并分析其在5G通信、Wi-Fi等现代通信标准中的应用。 信道编码性能分析： 理论上，编码可以大幅提高通信的可靠性，但实际性能会受到多种因素影响。本书将指导读者如何分析不同编码方案的性能，包括： 误码率（Bit Error Rate, BER）和符号错误率（Symbol Error Rate, SER）的界限： 介绍如何通过计算和近似来估计编码方案在不同信道条件下的错误率。 译码复杂度： 分析不同译码算法的计算量和延迟，以便在性能和实现复杂度之间进行权衡。 编码增益（Coding Gain）： 量化编码技术相较于未编码系统在相同误码率下所需的信噪比的改善。 四、 理论与实践的结合 《信息论与编码（第三版）》并非仅仅罗列枯燥的数学公式，而是将理论与实践紧密结合。 广泛的应用场景： 本书会列举大量信息论与编码在实际中的应用案例，例如： 数字通信系统： 手机通信（2G、3G、4G、5G）、卫星通信、无线局域网（Wi-Fi）、蓝牙等。 数据存储： 硬盘驱动器、固态硬盘（SSD）、光盘（CD、DVD、Blu-ray）、闪存等。 数据压缩： ZIP文件、JPEG图像、MPEG视频、MP3音频等。 网络传输： IP网络中的差错控制、数据链路层协议等。 纠错与容错： 错误检测与纠正技术在软件、硬件设计中的应用。 数学工具与推导： 本书的论证过程严谨，数学推导清晰，能够帮助读者深刻理解概念背后的原理。读者需要具备一定的线性代数、概率论和复变函数等基础数学知识。 面向读者群体： 本书适合高等院校通信工程、电子工程、计算机科学、信息科学等专业的本科生、研究生，以及从事相关领域研究与开发的工程师和技术人员。对于希望系统学习信息论和编码理论，理解现代通信和信息技术底层原理的读者，本书将是不可多得的参考。 五、 前沿视野与更新 《信息论与编码（第三版）》在继承经典理论的基础上，也融入了最新的研究成果和技术发展。相对于前版本，第三版可能在以下方面进行了更新和补充： 对LDPC码和Turbo码的更深入阐述： 随着这些编码在现代通信标准中的重要性日益凸显，第三版很可能对其结构、构造方法、译码算法以及性能分析进行了更全面和细致的讲解。 新兴编码技术： 可能会引入一些新兴的编码技术，例如极化码（Polar Codes），该编码已被选为5G控制信道的编码方案，其理论性能优异。 与机器学习的结合： 随着人工智能技术的兴起，信息论和编码理论与机器学习的交叉研究也日益受到关注。第三版可能对这方面的进展有所提及，例如基于深度学习的译码器。 更贴近实际应用： 可能会增加更多与最新通信标准（如5G、Wi-Fi 6）相关的编码应用案例，使读者能够更好地理解理论知识在实际系统中的落地。 优化叙述和习题： 可能对原有内容进行了梳理和优化，使其更具可读性，并可能增加了新的习题，以帮助读者巩固所学知识。 总而言之，《信息论与编码（第三版）》是一部集理论深度、实践广度和前沿视野于一体的经典教材，它不仅能够为读者打下坚实的理论基础，更能帮助读者理解并应对未来信息技术发展带来的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构设计实在是太值得称赞了！我之前读过一些技术书籍，常常会遇到开头晦涩难懂，或者中间突然跳跃的状况，让人读起来很吃力。《信息论与编码（第三版）》在这方面做得非常到位。它从最基础的概念讲起，一点点地引导读者进入更复杂的知识体系。每一次新内容的引入，都建立在前一个知识点的基础之上，让我感觉每一步都走得很稳。而且，书中不同章节之间的衔接也很自然，不会出现断层的感觉。我喜欢它在每一章的结尾处，都会对本章内容进行小结，或者提出一些思考题，这对我巩固知识点非常有帮助。有时候，即便我暂时没完全理解某个推导，但通过后续的内容，或者书末的附录，我又能找到豁然开朗的契机。这种循序渐进、层层递进的学习方式，极大地降低了学习门槛，让我觉得即便是初学者，也能在这本书中找到属于自己的学习路径。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是让我眼前一亮！一直以来，我对信息论这个领域都抱着一种既敬畏又好奇的态度，总觉得它离生活很遥远，又充满了神秘感。当我翻开《信息论与编码（第三版）》的扉页，那种感觉就完全变了。它并没有像我预期的那样，一开始就抛出晦涩的数学公式和复杂的定理，而是从一些非常生动有趣的例子入手，比如我们每天都在使用的通信技术，比如文件压缩的原理，甚至是DNA的编码。这些例子一下子就拉近了我和书本的距离，让我觉得信息论并不是高高在上的理论，而是切实存在于我们生活中的基础。我特别喜欢它在解释信息熵时，用到的那个关于“不确定性”的类比，让我对“信息”的度量有了一个直观的理解。后续的内容，虽然逐渐深入到更专业的领域，但作者始终保持着一种循序渐进的风格，一点点地构建起知识体系，让我觉得学习的过程非常顺畅，没有那种突然掉进知识黑洞的恐慌感。它更像是一位耐心的老师，在你理解透彻一个概念之后，才引导你去探索下一个。我感觉自己真的在一步步地解锁信息世界的奥秘，这种成就感是无法言喻的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，在接触这本书之前，我对“编码”这个词的理解非常有限，最多也就是电脑里的二进制或者文件格式。但《信息论与编码（第三版）》彻底刷新了我的认知。它让我明白了，编码不仅仅是数据的转换，更是一种智慧的艺术，是为了在充满噪声和干扰的环境下，尽可能准确、高效地传输信息。书中对各种编码方式的介绍，比如纠错码、信源编码等，都详细得令人惊叹。我尤其对那些巧妙的编码算法印象深刻，它们是如何通过增加冗余来实现错误检测和纠正的，其中的逻辑严谨得如同精密的机械。阅读的过程中，我仿佛置身于一个密码破译的战场，每一段代码都隐藏着解决问题的关键。这本书的图表和插图也非常有助于理解，它们将抽象的概念具象化，让我能够更清晰地看到编码的结构和工作原理。我以前总觉得信息安全是一个很高深莫测的领域，但通过这本书，我开始窥探到其背后的基本原理，明白了信息传输的鲁棒性是如何建立起来的。这种知识上的启迪，让我对现代通信和数据存储技术有了更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

我一直以来都对数学在各个领域的应用充满好奇，而《信息论与编码（第三版）》恰恰满足了我这种探索的欲望。这本书在数学的严谨性和实际应用的结合上做得非常出色。它并没有回避必要的数学推导，但又不像纯粹的数学教材那样枯燥。作者善于在引入数学概念之前，先阐述其在信息论中的实际意义，这样一来，即使是相对复杂的公式，在我看来也变得有血有肉，不再是冰冷的符号。比如，在介绍概率论在信息论中的作用时，作者会联系到信源的统计特性，让我理解为什么概率分布如此重要。然后，在推导香农公式等核心定理时，你能感受到数学的力量是如何被用来量化信息和传输能力的。我甚至觉得，这本书更像是一本“应用数学”的入门读物，它教会我如何用数学的语言去理解和描述信息世界。阅读过程中，我多次停下来，尝试自己推导一些公式，或者思考书中的例子如何应用到其他场景。这种主动学习的模式，让我的理解更加深刻，也让我对数学的魅力有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最直接的感受，就是它极大地拓展了我的思维边界。信息论这个概念本身就非常抽象，而《信息论与编码（第三版）》通过丰富的案例和深入浅出的讲解，将这种抽象的理论与现实世界紧密地联系起来。我开始意识到，我们习以为常的许多技术，背后都有着深刻的信息论原理支撑。比如，我一直以为手机信号不好仅仅是硬件问题，但读了这本书之后，我才了解到信道容量、噪声对信息传输的影响有多大，以及各种编码技术是如何在信号衰减的情况下尽可能保证通话质量的。这种“原来如此”的顿悟，让我对周围的世界有了全新的视角。这本书不只是在传授知识，更是在塑造一种看待问题的思维方式，一种对信息本质的深刻洞察。它让我开始思考，在任何一个信息传输、存储或处理的场景下，我们可能面临哪些挑战，以及如何用更有效、更鲁棒的方式去应对。这种思维模式的转变，比单纯掌握某个技术细节更具价值。