信息與編碼理論 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊曉萍　 編

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼理論
• 通信原理
• 信源編碼
• 信道編碼
• 糾錯編碼
• 信息安全
• 數字通信
• 數據壓縮
• 密碼學

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121288920

版次：1

商品編碼：11950928

包裝：平裝

叢書名： 通信網絡精品圖書

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：224

字數：358400

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書可作為理工科高等院校電子信息類、通信工程及相關專業的研究生、本科生的教材，也可供相關專業的科技人員學習參考。

本書作者主要從事通信網絡數據傳輸的優化控製方嚮的科研項目，從事信息論與編碼技術這門課程的學工作已有16年，積纍瞭較為豐富的教學經驗。在教材編寫中，作者加入瞭適量的實現流程圖和編程，為理論到應用搭建瞭一座橋梁，使學生對課程的理解更為深入，對實際編碼不再感覺神秘。

內容簡介

本書係統講述瞭信息論及編碼的基礎理論和方法，主要包括離散信源及熵、離散信道及信道容量、離散信源編碼與香農**定理、離散信道與香農第二定理、連續信源與連續信道、率失真函數、香農第三定理等。采用較多的通信和信息係統相關的背景例題和圖示闡述基本概念，注重編碼理論、編碼方法的實現過程的教學內容編寫，給齣重要算法的實現流程圖，並附有編程算法的實現程序，便於讀者對課程的理解和應用。

作者簡介

楊曉萍：博士，吉林大學通信工程學院教授，吉林省通信學會會員。承擔的主要科研、教學項目有：“控製係統的分析和綜閤”，國傢傑齣青年科學基金，2008.1-2011.12，第1主要參加人； “高速公路車輛智能駕駛中的關鍵科學問題研究”，國傢自然科學基金重大計劃重點項目，2009.1-2012.12，子項目負責人；“電機、電器及可編程序控製器理論與實踐教程”，吉林大學（九五規劃教材立項），負責人； “《信息論》課程建設”，吉林大學研究生核心課程建設項目，2010.6-2012.5，負責人。同時還承擔本科和研究生的教學任務。已齣版教材３部，發錶論文數篇。

目錄

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 信息的概念 1
1．2 信息論的研究對象、目的和內容 3
1．2．1 研究對象 3
1．2．2 研究目的 5
1．2．3 研究內容 5
第2章 信息的測度 7
2．1 自信息 7
2．2 平均自信息 9
2．2．1 平均自信息的概念 9
2．2．2 熵的物理意義 10
2．3 熵函數的性質 11
2．3．1 對稱性 12
2．3．2 確定性 12
2．3．3 非負性 13
2．3．4 擴展性 13
2．3．5 連續性 13
2．3．6 可加性 13
2．3．7 強可加性 14
2．3．8 極值性 15
2．3．9 上凸性 16
2．4 互信息和平均互信息 16
2．4．1 互信息 16
2．4．2 平均互信息 17
2．4．3 平均互信息的性質 19
2．4．4 平均條件互信息 21
思考題 21
習題 22
第3章 離散信源熵 24
3．1 信源分類及數學模型 24
3．1．1 離散信源 24
3．1．2 連續信源 25
3．1．3 信源分類 25
3．2 離散信源熵的計算 26
3．3 離散無記憶擴展信源 27
3．4 離散平穩信源 30
3．4．1 離散平穩信源的數學定義 30
3．4．2 二維離散平穩信源及其信息熵 31
3．4．3 離散平穩信源的極限熵 34
3．5 馬爾可夫信源 35
3．5．1 馬爾可夫信源的定義 36
3．5．2 馬爾可夫信源的熵 38
3．6 信源的相關性和剩餘度 39
3．6．1 實際離散信源的不同模型近似過程 40
3．6．2 信源剩餘度 40
思考題 42
習題 42
第4章 離散信道及信道容量 44
4．1 信道模型及其分類 44
4．1．1 信道模型 44
4．1．2 信道分類 45
4．2 離散單符號信道及其信道容量 46
4．2．1 離散單符號信道的數學模型 46
4．2．2 離散信道各種概率間的關係式 47
4．2．3 信道中平均互信息的物理意義 47
4．2．4 信道中條件熵的物理意義 48
4．2．5 信道容量的概念 49
4．2．6 幾種特殊信道的信道容量 50
4．2．7 離散對稱信道的信道容量 52
4．2．8 利用信道容量定理求解信道容量 55
4．3 離散多符號信道及其信道容量 57
4．3．1 離散多符號信道的數學模型 57
4．3．2 離散多符號信道的信道容量 58
4．4 組閤信道及其信道容量 60
4．4．1 獨立並聯信道 60
4．4．2 級聯信道 61
4．5 信源與信道的匹配和信道剩餘度 62
思考題 63
習題 63
第5章 無失真信源編碼 66
5．1 信源編碼的一般概念 66
5．1．1 編碼器的構成 66
5．1．2 常用信源編碼的概念 67
5．1．3 即時碼的樹圖構造法 71
5．2 定長碼和定長信源編碼定理 73
5．2．1 定長碼 73
5．2．2 定長編碼定理 74
5．2．3 編碼效率 75
5．3 變長碼和變長信源編碼定理 77
5．3．1 剋拉夫特（Kraft）不等式 77
5．3．2 唯一可譯變長碼的判彆方法 78
5．3．3 平均碼長 81
5．3．4 信源變長編碼定理 82
5．3．5 無失真變長信源編碼定理 83
5．3．6 編碼效率 84
5．4 典型的變長編碼方法 86
5．4．1 香農碼 86
5．4．2 霍夫曼碼 87
5．4．3 費諾碼 93
5．4．4 香農-費諾-埃利斯碼 95
思考題 97
習題 98
第6章 有噪信道編碼 101
6．1 信道編碼的一般概念 101
6．1．1 編碼信道 101
6．1．2 信道編碼的概念 102
6．1．3 差錯控製的基本方式 102
6．2 信道譯碼的選取規則 104
6．2．1 影響平均錯誤概率的因素 105
6．2．2 譯碼規則的選取準則 105
6．2．3 費諾不等式 108
6．3 信道編碼的選取規則 110
6．3．1 簡單重復編碼 110
6．3．2 信道編碼的選取 112
6．3．3 （5，2）綫性碼 113
6．3．4 碼的最小距離 115
6．3．5 最小距離譯碼準則 116
6．4 有噪信道編碼定理 117
6．5 糾錯碼原理 118
6．5．1 檢錯與糾錯原理 119
6．5．2 檢錯與糾錯能力 119
6．6 綫性分組碼 121
6．6．1 綫性分組碼的基本概念 121
6．6．2 綫性分組碼的編碼 123
6．6．3 綫性分組碼的性質 127
6．6．4 綫性分組碼的譯碼 129
6．6．5 漢明碼 137
思考題 142
習題 142
第7章 連續信源熵和連續信道容量 146
7．1 連續信源的差熵 146
7．1．1 一維連續信源的差熵 146
7．1．2 N維連續信源的差熵 149
7．1．3 典型連續信源的差熵 150
7．2 連續信源最大差熵定理 151
7．2．1 峰值受限條件下連續信源的最大熵 152
7．2．2 平均功率受限條件下連續信源的最大熵 152
7．3 連續信源熵的性質 153
7．3．1 可負性 153
7．3．2 可加性 153
7．3．3 極值性 154
7．3．4 上凸性 154
7．3．5 變換性 154
7．4 連續信道的平均互信息及性質 157
7．4．1 連續信道分類及數學模型 157
7．4．2 連續信道的平均互信息 160
7．4．3 連續信道平均互信息的性質 161
7．5 連續信道的信道容量 164
7．5．1 單符號高斯噪聲加性信道 164
7．5．2 多維無記憶高斯噪聲加性信道 165
7．5．3 加性高斯白噪聲波形信道 169
思考題 171
習題 172
第8章 限失真信源編碼 174
8．1 信源失真測度 174
8．1．1 單符號信源失真度 174
8．1．2 信源符號序列失真度 176
8．1．3 平均失真度 177
8．1．4 信源符號序列的平均失真度 178
8．2 信息率失真函數 178
8．2．1 保真度準則 178
8．2．2 信息率失真函數定義 179
8．2．3 信息率失真函數性質 180
8．3 典型率失真函數的計算 185
8．3．1 離散對稱信源的R(D)函數 185
8．3．2 連續信源的 R (D ) 函數 188
8．4 限失真信源編碼定理 193
思考題 194
習題 194
附錄A Jensen不等式 196
附錄B 熵函數的函數錶 198
附錄C 實驗內容和程序 200
C．1 唯一可譯碼判決準則 200
C．2 Huffman編碼 205
C．3 （7，4）綫性分組碼 210
參考文獻 214

前言/序言

前 言

《信息與編碼理論》是吉林大學本科“十二五”規劃的立項教材。編者根據“信息與編碼”教學體係改革和電子信息、通信類人纔培養的需要，經過對本門課程的潛心研究和分析編寫瞭本書。

“信息與編碼”是信息、通信、電子工程類專業的基礎課程，隨著社會發展信息化的不斷加強，要求信息相關類的學生和科技人員必須掌握信息與編碼方麵的相關知識。

不同院校不同專業對信息與編碼課程的教學要求相差很大，本書同時兼顧瞭基礎教學和應用。教材編寫選材時注意滿足課堂教學和課後自學相結閤的教學模式的需要。內容主要闡述香農框架下的信息理論，圍繞香農的三大定理展開論述，主要包括無失真變長信源編碼定理、有噪信道編碼定理和限失真信源編碼定理，重點討論信息的測度、信源模型與信源熵、信道模型與信道容量、信源編碼和信道編碼技術及相應的編碼方法等。教學總學時為40～60學時。

本書編寫具有以下特點：

① 對於無失真信源編碼和信道編碼，在詳細討論編碼理論和方法的基礎上，增加其方法實現的內容，有利於引導讀者完成本課程知識的運用和理解；

② 精選教材例題，盡可能選擇具有信息和通信專業背景的實例，使讀者直接感受到本門課程的理論知識在自己所學專業中的應用，培養自覺運用所學知識解決問題的能力；

③ 本書每章後麵不僅附有習題，還對重點節及知識點編寫瞭思考題，以加深對基本概念的理解，注重讀者運用信息理論知識對於實際問題的分析與解決能力的訓練。

本書共分8章，第1章、第2章、第3章、附錄C由高博編寫，第4章由姚桂錦編寫，6.5節、6.6節由錢誌鴻編寫，餘下的第5章、6.1～6.4節、第7章、第8章、各章思考題及習題、附錄A和附錄B由楊曉萍編寫，全書由楊曉萍擔任主編。

本書在撰寫和齣版過程中，得到瞭通信工程學院和電子工程係領導的支持，同時還得到瞭同仁們的指導和幫助，在此錶示深深的謝意！電子工業齣版社的宋梅編審在本書的策劃和審閱過程中提齣瞭寶貴的建設性意見，在本書的編寫齣版過程中給予瞭熱情的鼓勵和支持，我們在此一並錶示衷心感謝。

本書的編寫得到瞭吉林大學本科“十二五”規劃教材項目的資助。

限於作者水平，書中難免存在不足和疏漏之處，殷切希望廣大讀者批評指正。

編　者

2016年5月於長春

《宇宙深處的低語：穿越時空的信息之歌》 在這浩瀚無垠的宇宙圖景中，信息如同最古老也最活躍的生命脈動，穿梭於星辰大海之間，編織著宇宙萬物的秩序與故事。從黑洞邊緣那無聲的傾訴，到量子糾纏的瞬息萬息，再到遙遠星係傳遞過來的微弱信號，宇宙始終在用它獨特的方式，嚮我們訴說著關於存在、演化與連接的宏大敘事。《宇宙深處的低語：穿越時空的信息之歌》正是這樣一麯獻給信息本身，獻給信息在宇宙尺度上運作規律的探索之歌。 本書並非關於人類社會發展的信息學，也非側重於數字通信的工程學理論。它將目光投嚮瞭更為宏大、更為純粹的視角：信息作為宇宙的基本構成要素，其本質是什麼？它如何在時空的畫布上顯現、流轉、轉化？宇宙的終極秘密，是否就隱藏在這信息的深處？ 我們將從物理學的最前沿齣發，深入探討信息在宇宙誕生之初所扮演的角色。宇宙大爆炸的奇點，真的僅僅是一個能量的爆發，還是信息的一個原始集閤體？早期宇宙的暴脹，是否就是信息從高度有序到有序與無序並存的擴散過程？本書將追溯那些最微小的量子波動，解釋它們如何成為構成未來宇宙萬物的基石，以及信息如何在量子層麵就被賦予瞭概率與不確定性。 隨後，我們將聚焦於恒星的生命周期，它們是宇宙中天然的信息處理器。恒星內部核聚變的每一次反應，都在製造並傳遞著能量與物質的信息。從氫聚變成氦，再到更重的元素，這個過程不僅改變瞭恒星自身的構成，也嚮宇宙空間播撒著新的信息編碼。當恒星走到生命的盡頭，無論是壯麗的超新星爆發，還是神秘的黑洞吞噬，都是信息發生劇烈轉化的壯觀景象。超新星爆炸將恒星內部閤成的元素拋灑到星際空間，成為下一代恒星和行星形成的原材料，這是一種信息的傳遞與重組。而黑洞，這個宇宙中最極端的引力陷阱，又似乎在吞噬信息的同時，引發瞭關於信息是否會真正“消失”的深刻哲學與物理學辯論。本書將審視“黑洞信息悖論”，探討可能存在的解決方案，以及這些解決方案對我們理解信息本質的意義。 星係，作為宇宙中的“信息聚集體”，它們的形成、演化和相互作用，構成瞭宇宙結構的主體。本書將解析星係碰撞與並閤過程中信息流動的軌跡。當兩個星係相互靠近，它們的引力場相互作用，恒星、氣體和塵埃在引力作用下被撕裂、重塑，形成壯觀的潮汐尾，這本身就是一場信息傳遞與改編的宏大戲劇。星係中心的超大質量黑洞，更是信息活動的關鍵節點。它們的吸積盤發齣的強大射電輻射，以及周期性的噴流，都在嚮外傳遞著關於黑洞活動和周圍星係環境的寶貴信息。我們將探討這些信息如何幫助天文學傢繪製宇宙的過去，預測它的未來。 更進一步，本書將深入到宇宙學的前沿，審視宇宙學常數、暗物質和暗能量這些“看不見”但又深刻影響宇宙演化的神秘力量。它們是否是某種尚未被我們完全理解的信息載體？暗物質的引力效應，暗能量的排斥作用，都在以一種宏觀的方式塑造著宇宙的膨脹速度和結構形成。理解它們的本質，或許就是破解宇宙運行代碼的關鍵。我們將考察最新的宇宙微波背景輻射測量結果，分析其攜帶的關於早期宇宙的“信封”，以及係外行星探測如何為我們提供瞭尋找地外生命信息和理解生命信息載體的綫索。 除瞭物質與能量層麵的信息傳遞，本書還將探索那些更為抽象，但同樣深刻的信息形式。例如，引力波，作為時空漣漪，它們攜帶瞭宇宙中最劇烈事件的信息，如雙黑洞閤並、雙中子星碰撞。這些“來自宇宙深處的天籟之音”，為我們提供瞭一種全新的窗口，去“聽”宇宙的故事，去解讀那些光綫無法觸及的角落。 本書的另一個重要維度是信息的“編碼”與“解碼”。宇宙本身是否遵循著某種通用的信息編碼規則？我們觀測到的物理定律，是宇宙的信息編碼方式嗎？從最基本的粒子相互作用，到復雜的分子形成，再到生命體的齣現，每一次的“編碼”和“解碼”都伴隨著熵的增長或轉化。我們將探討信息熵與熱力學熵之間的關係，以及這種關係如何貫穿宇宙的始終，驅動著宇宙的演化。 我們還將觸及“結構信息”的概念。宇宙中的宏觀結構，如星係團、超星係團，以及宇宙網狀結構，這些巨大的“信息網絡”是如何形成的？它們是否蘊含著超越局部物理規律的某種全局信息？本書將審視宇宙學模擬的最新進展，它們如何嘗試復現宇宙大尺度結構的形成，並從中提取關於宇宙演化曆史的信息。 當然，本書不會迴避那些尚未解答的重大謎題。宇宙的起點究竟是什麼？它的終極命運又將如何？多重宇宙存在的可能性，又意味著什麼？這些問題，歸根結底，都與信息的起源、傳遞、轉化和最終歸宿息息相關。我們將在本書中呈現科學傢們提齣的各種假說，並從信息的角度去審視它們，探討信息理論如何為這些終極問題提供新的思考維度。 《宇宙深處的低語：穿越時空的信息之歌》旨在為讀者打開一扇通往宇宙信息奧秘的窗戶。它鼓勵讀者用一種全新的視角去理解我們所處的宇宙：一個充滿信息、信息在其中流轉、轉化、並最終塑造一切的宏大係統。這並非一本枯燥的理論堆砌，而是一次充滿想象力與求知欲的宇宙漫遊，一次對信息在宇宙舞颱上最壯麗、最深刻的演繹的深度解讀。通過對宇宙信息規律的探索，我們不僅能更深入地理解宇宙本身，也能更好地認識我們在其中扮演的角色，以及生命信息在這浩瀚宇宙中的獨特性與普遍性。這本書邀您一同聆聽那來自宇宙深處的低語，品味那穿越時空的信息之歌。

評分☆☆☆☆☆

這本書就像一位博學的老友，娓娓道來，引人入勝。它沒有那些生澀難懂的理論堆砌，也沒有空洞無物的哲學說教。相反，它用一種更加貼近生活的方式，闡述著那些關於信息和編碼的深刻道理。我從中學會瞭如何用更加敏銳的眼光去觀察世界，如何去理解那些隱藏在錶象之下的規律。尤其是作者在處理那些抽象的概念時，總是能夠巧妙地運用類比和比喻，讓它們變得形象生動，極易於吸收。這本書讓我對信息的本質有瞭全新的認識，也讓我對編碼的魅力有瞭更深的體悟。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場思維的盛宴！從翻開第一頁開始，我就被作者那深邃的洞察力所摺服。他不僅僅是知識的傳遞者，更是思想的引導者。書中那些看似高深的概念，在他條理清晰的闡述下，變得生動而易於理解。尤其是在探討一些復雜現象的本質時，作者總是能夠抽絲剝繭，直擊核心，讓我不得不驚嘆於他的智慧。我發現自己常常在閱讀的過程中，不自覺地停下來，反復咀嚼那些精煉的句子，試圖去體會其中蘊含的深層含義。那種茅塞頓開的感覺，真的是一種難以言喻的愉悅。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的不僅僅是知識的增長，更是一種全新的視角。它讓我開始重新審視那些我習以為常的事物，仿佛打開瞭一扇通往未知世界的大門。書中那些引人入勝的案例分析，更是讓我大開眼界，原來生活中的種種現象背後，都隱藏著如此巧妙的邏輯和規律。我特彆喜歡作者在敘述過程中所展現齣的那種嚴謹而不失活潑的風格，既有學術的深度，又不乏人情味，讀起來絲毫不會感到枯燥乏味。每次閤上書本，我都能感覺到自己的思維被極大地拓展瞭，對世界的理解也更加深刻瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是一場思想的革命！它挑戰瞭我固有的認知模式，讓我開始以一種全新的方式去理解世界。作者的文筆如行雲流水，將那些復雜的概念梳理得井井有條，讓人茅塞頓開。我尤其欣賞書中那些發人深省的思考題，它們不僅鞏固瞭我的理解，更激發瞭我進一步探索的欲望。這本書讓我對信息的價值有瞭更深刻的認識，也讓我對編碼的精妙有瞭更直觀的感受。讀完這本書，我感覺自己的思維境界得到瞭極大的提升，對未來充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

這是一本真正能夠觸及靈魂的書籍。它不僅僅是關於理論的探討，更是關於人類認知和信息傳遞的深刻反思。作者以其獨到的見解，帶領我們穿越信息的迷霧，去探尋那些構成我們認知世界的基石。書中那些關於信息如何産生、如何傳播、以及如何被理解的論述，都充滿瞭智慧的光芒。我發現自己在閱讀的過程中，常常會陷入沉思，思考著信息在我們生活中的重要性，以及編碼在信息交流中的關鍵作用。這本書讓我對“信息”這個詞匯有瞭全新的定義，也讓我對“編碼”這項人類偉大的創造有瞭更深的敬意。