信息论与编码(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹雪虹，张宗橙著 著

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• 第二版
• 理论基础
• 数字通信
• 信道编码

店铺： 夜语笙箫图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302192992

商品编码：29700083283

包装：平装

出版时间：2009-02-01

基本信息

书名：信息论与编码(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：29.00元

作者：曹雪虹,张宗橙著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-02-01

ISBN：9787302192992

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

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普通高等教育“十五”*规划教材

“十二五”江苏省高等学校重点教材

信息论与编码是电子信息类专业的基础，对于理论研究和工程应用均由重要的指导作用。对于本科生和工程技术人员来说，由于理论基础的不足以及实际应用的需要，不可能花很多精力去研读复杂难懂、枯燥乏味的证明，他们迫切需要一本介绍信息论基础知识且与实际应用紧密联系的书籍，本书就是出于这样的目的编写的。从多年的销售数据和读者的积极反馈来看，本书也起到了很好的普及作用。

本书特色：

（1）注重基本概念，用较通俗的文字解释其物理意义，辅以的例题和图表说明。不再以复杂的公式来证明这些孰知的公理。

（2）联系当前实际通信技术，使读者学习后概念清晰，可以有目标地将概念应用于实际工作中。

（3）配有丰富的教学资源，包括习题、PPT、实验系统和教学平台等，可以在清华大学出版社网站下载。

内容提要

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《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》重点介绍由香农理论发展而来的信息论的基本理论以及编码的理论和实现原理。全书分7章，在介绍了有关信息度量的基础上，重点讨论了信道容量、率失真函数，以及无失真信源编码、限失真信源编码、信道编码和密码学中的理论知识及其实现原理。《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》注重概念，采用通俗的文字，联系目前实际通信系统，用较多的例题和图不阐述基本概念、基本理论及实现原理，尽量减少繁杂的公式定理证明。在各章的后还附有内容小结和大量习题，书后附有部分习题答案，便于读者学习，加深对概念和原理的理解。此外，《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》有配套电子教案。

目录

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章　绪论
1.1　信息论的形成和发展
1.2　通信系统的模型
习题

第2章　信源与信息熵
2.1　信源的描述与分类
2.1.1　无记忆信源
2.1.2　有记忆信源
2.1.3　马尔可夫信源

2.2　离散信源熵和互信息
2.2.1　自信息量
2.2.2　离散信源熵
2.2.3　互信息
2.2.4　数据处理中信息的变化
2.2.5　熵的性质

2.3　离散序列信源熵
2.3.1　离散无记忆信源的序列熵
2.3.2　离散有记忆信源的序列熵

2.4　连续信源熵和互信息
2.4.1　幅度连续的单个符号信源熵
2.4.2　波形信源熵
2.4.3　大熵定理
2.5　冗余度
本章小结
习题

第3章　信道与信道容量
3.1　信道的基本概念
3.1.1　信道的分类
3.1.2　信道参数
3.1.3　信道容量的定义

3.2　离散单个符号信道及其容量
3.2.1　无干扰离散信道
3.2.2　对称DMC信道
3.2.3　准对称DMC信道
3.2.4　一般DMC信道
3.3　离散序列信道及其容量

3.4　连续信道及其容量
3.4.1　连续单符号加性信道
3.4.2　多维无记忆加性连续信道
3.4.3　限时限频限功率的加性高斯白噪声信道
3.5　信源与信道的匹配
本章小结
习题

第4章　信息率失真函数
4.1　平均失真和信息率失真函数
4.1.1　失真函数
4.1.2　平均失真
4.1.3　信息率失真函数R（D）
4.1.4　信息率失真函数的性质
4.1.5　信息率失真函数与信道容量的比较
4.2　离散信源和连续信源的R（D）计算
本章小结
习题

第5章　信源编码
5.1　编码的定义
5.2　无失真信源编码
5.2.1　定长编码定理
5.2.2　变长编码定理
5.2.3　佳变长编码
5.3　限失真信源编码定理

5.4　常用信源编码方法简介
5.4.1　游程编码
5.4.2　算术编码
5.4.3　矢量量化
5.4.4　预测编码
5.4.5　变换编码
本章小结
习题
第6章　信道编码
第7章　加密编码
附录　本书所用符号及含义
部分习题参考答案
参考文献

作者介绍

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曹雪虹，南京工程学院副校长，南京邮电大学通信与信息工程学院教授、博士生导师。长期从事信息与通信工程专业的教学和科研工作，开设“信息论基础”、“编码理论”、“信息论与编码”、“数字信号处理”等本科和研究生课程。主持或参加国家自然科学基金、信息产业部、省自然科学基金等科研项目十余项，内容包括无线通信、多媒体传输等方面的理论研究和产品研发。已在外学术刊物和会议上发表学术论文70多篇，其中多篇被SCI/EI/ISTP收录。主编和参编出版专著和教材5本，其中主编《信息论与编码》被列入“十五”*规划教材，《信息论基础》被列入“十一五”*规划教材。《信息论与编码》已经被全国百余所高校选用，累计印刷20余次，销售量超过10万册。

文摘

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序言

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信息论与编码（第二版）（高等院校信息与通信工程系列教材）—— 导论 穿越信息洪流的智慧之钥 在信息爆炸的时代，理解和掌控信息已成为至关重要的能力。从微小的比特流到浩瀚的互联网，信息无处不在，其高效的产生、传输、存储和处理是现代社会运转的基石。然而，信息的本质是什么？我们如何量化信息？如何在噪声干扰下可靠地传递信息？如何以最经济的方式压缩信息？这些深邃而实际的问题，正是《信息论与编码（第二版）》所要探索的核心。 本书作为高等院校信息与通信工程系列教材的重要一环，旨在为读者构建一个扎实而全面的信息论与编码理论体系。我们不满足于停留在概念的表层，而是深入挖掘其内在的数学原理和工程应用。通过系统性的讲解，您将能够理解信息传输的极限，掌握信息编码的艺术，并为解决实际通信工程中的挑战奠定坚实的基础。 第一章：信息论的基石——信息度量与熵 一切的起点，是对“信息”这一概念的精确定义。在本章中，我们将从信息量入手，揭示信息与不确定性之间的深刻联系。您将学习到如何利用概率来量化一个事件所包含的信息量，理解“信息量越大，不确定性越小”的直观感受。 核心的概念——熵（Entropy），将是本章的重头戏。我们将探讨离散随机变量的熵、连续随机变量的熵，以及交叉熵、条件熵等多种熵的变体。熵不仅仅是一个抽象的数学概念，它更是衡量信源不确定性的平均信息量，预示着信源输出所需的最小平均比特数。理解熵，就如同掌握了衡量信息价值的标尺，为后续的信息压缩和信道容量的讨论铺平了道路。 您还将接触到相对熵（Kullback-Leibler divergence），它衡量的是两个概率分布之间的差异，是信息论中重要的度量工具，在机器学习和统计推断等领域有着广泛的应用。此外，互信息（Mutual Information）的引入，将进一步深化我们对信息传递的理解，它量化了两个随机变量之间共享的信息量，直接关系到通信系统的性能。 通过本章的学习，您将建立起对信息基本属性的深刻认识，并为理解信息传输的效率和可靠性奠定必要的数学基础。 第二章：信道模型与传输——从理想到现实 信息从发送端到达接收端，需要经过一个“信道”。信道并非总是完美的，它会引入噪声、衰减，甚至丢失部分信息。本章将带领您深入了解各种典型的信道模型，理解它们对信息传输带来的影响。 我们将首先介绍离散无记忆信道（Discrete Memoryless Channel, DMC），这是信息论中最基本也最重要的模型之一。您将学习如何用转移概率矩阵来描述信道的特性，理解输入输出概率分布之间的关系。在此基础上，我们将引出信道容量（Channel Capacity）的概念。 信道容量是信息论中的一个核心定理——香农第一定理（无噪声信道编码定理）——的基石。它告诉我们，对于给定的信道，存在一个最大传输速率，只要信息源的速率低于这个容量，就存在一种编码方法，使得信息能够以任意低的错误概率传输。理解信道容量的计算方法，以及影响它的因素（如信道带宽、信噪比等），是设计高效通信系统的关键。 此外，本章还将探讨连续信道模型，例如高斯白噪声信道（AWGN Channel），这是许多实际通信系统（如无线通信、卫星通信）的近似模型。您将学习如何计算具有加性高斯白噪声的信道的容量，理解奈奎斯特准则在信息传输速率限制中的作用。 本章的学习将帮助您理解信息传输的物理限制，以及如何通过合理的信道选择和系统设计来克服噪声的干扰，实现可靠的信息通信。 第三章：信息压缩——高效存储与传输的奥秘 信息的产生往往是冗余的，而冗余正是可以被消除以实现压缩的关键。本章将聚焦于信息压缩（Data Compression），探讨如何去除信息中的冗余，以达到更高效的存储和传输。 我们将从无损压缩开始，深入讲解信源编码（Source Coding）的基本原理。霍夫曼编码（Huffman Coding）作为一种经典的变长编码方法，将是本章的重点。您将学习如何根据信源的概率分布构建最优的二叉树，从而为出现频率高的符号分配较短的码字，为出现频率低的符号分配较长的码字，从而实现平均码长最小化。 除了霍夫曼编码，我们还会介绍算术编码（Arithmetic Coding），它通常比霍夫曼编码具有更好的压缩性能，尤其是在处理非独立同分布的信源时。算术编码将整个消息映射到一个数值区间，并根据消息的概率对该区间进行分割，能够更精细地逼近信源的熵。 本章还将触及有损压缩（Lossy Compression）的概念，虽然其理论基础更为复杂，但在图像、音频、视频等多媒体信息的处理中至关重要。例如，率失真理论（Rate-Distortion Theory）将探讨如何在允许一定失真的情况下，尽可能地提高压缩率。 通过本章的学习，您将掌握信息压缩的核心思想和关键算法，理解如何为信息选择合适的编码方式，从而在有限的存储空间和传输带宽下，最大限度地传递有用的信息。 第四章：纠错编码——守护信息的完整性 即使在有噪声的信道中，我们也希望能够以极低的错误率可靠地传输信息。纠错编码（Error Correction Coding, ECC）正是实现这一目标的利器。本章将深入探讨纠错编码的原理和方法，揭示如何通过增加冗余信息来检测和纠正传输过程中产生的错误。 我们将首先介绍分组码（Block Codes），例如线性分组码（Linear Block Codes）。您将学习码字（Codewords）、码率（Code Rate）、最小汉明距离（Minimum Hamming Distance）等关键概念。汉明距离是衡量两个码字之间差异的度量，它直接决定了编码器的纠错能力。 奇偶校验码（Parity Check Code）和汉明码（Hamming Code）将作为入门级的纠错码进行详细介绍，让您理解基本的编码和解码过程。在此基础上，我们将进入更强大的编码家族，例如卷积码（Convolutional Codes）。卷积码通过引入“记忆”的概念，将当前输入与历史输入结合起来生成输出码字，具有更灵活的编码结构。您将学习维特比算法（Viterbi Algorithm），这是解码卷积码最经典和高效的算法之一。 对于更复杂的信道模型和更高的纠错性能要求，我们还将介绍代数码（Algebraic Codes），例如BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem codes）和RS码（Reed-Solomon codes）。RS码在CD/DVD、卫星通信、条形码等领域有着广泛的应用，其纠错能力非常强大，尤其擅长纠正突发错误。 此外，Turbo码（Turbo Codes）和LDPC码（Low-Density Parity-Check codes）作为现代编码理论的代表，它们的出现极大地推动了信息传输速率的逼近香农极限。这些码字的设计巧妙，通过迭代解码的方式，能够实现非常高的纠错性能。 本章的学习将使您深刻理解纠错编码在现代通信系统中的核心地位，掌握各种编码技术的原理和应用，能够根据实际需求选择和设计合适的纠错编码方案，从而在复杂多变的通信环境中守护信息的完整性。 第五章：信息论与编码的工程实践 理论的价值最终体现在工程实践中。本章将把前面章节的理论知识与实际工程应用相结合，探讨信息论与编码在各类通信系统中的具体体现。 您将了解通信系统的整体架构，并分析信息论与编码在其中扮演的角色。从基带传输到带通传输，从多址接入技术到调制解调技术，信息论与编码的思想无处不在。 我们将探讨调制（Modulation）和解调（Demodulation）技术，理解它们如何将数字信息映射到模拟信号，以及如何在接收端恢复原始信息。星座图（Constellation Diagram）将是理解多种调制方式（如ASK, FSK, PSK, QAM）的关键工具。 多址接入技术（Multiple Access Techniques），如频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分复用（OFDM），都离不开信息论的指导，旨在允许多个用户在同一通信环境中共享信道资源，同时保持信号的独立性和低干扰。 此外，我们还将简要介绍信息安全与信息论之间的联系，例如信息隐藏（Steganography）和加密（Cryptography），它们都涉及到对信息的处理和保护。 本章的学习旨在帮助您将抽象的理论转化为具体的工程解决方案，理解信息论与编码如何驱动现代通信技术的进步，并为未来的信息通信工程领域的研究和开发打下坚实的基础。 总结与展望 《信息论与编码（第二版）》并非仅仅是一本教材，它是一扇通往信息世界深处的大门。我们希望通过深入浅出的讲解，严谨的数学推导，以及丰富的工程实例，激发您对信息论与编码的兴趣，培养您分析和解决复杂信息传输问题的能力。 信息论与编码的研究仍在不断深入，新的编码技术、新的信道模型、新的信息处理方法层出不穷。本书为您提供的知识体系，将是您在这个日新月异的领域中不断学习和探索的坚实起点。掌握了信息论与编码的精髓，您就掌握了驾驭信息洪流的智慧，为构建更智能、更可靠、更高效的信息化社会贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太棒了，我最近终于下定决心要啃完它，没想到收获远超预期。从头翻开，我就被作者那种严谨又不失生动的叙述方式深深吸引了。它不像一些教科书那样干巴巴地堆砌公式和定义，而是通过大量的实例和非常巧妙的比喻，把那些抽象的数学概念讲解得清晰透彻。比如，在讨论信源编码效率的时候，作者没有直接抛出熵的公式，而是先用一个日常生活中压缩文件的例子来引入，让我立刻就能抓住核心思想，而不是被一堆希腊字母搞得晕头转向。这种循序渐进的教学方法，对于我这种不是纯数学背景出身的学习者来说，简直是救星。而且，这本书的排版和插图也做得非常用心，那些流程图和系统框图画得层次分明，即便是第一次接触这些复杂系统，也能很快理清信息的传输路径。可以说，它真正做到了“授人以渔”，不仅仅教会了我们“是什么”，更重要的是教会了我们“为什么”和“如何做”，为后续深入研究打下了无比坚实的基础。我对它爱不释手，恨不得马上就开始做书后的习题来检验学习效果。

评分☆☆☆☆☆

说实话，初次接触这本书时，我对它的厚度感到有些压力，但一旦真正沉浸其中，时间似乎过得飞快。这本书最让我赞赏的一点是它的逻辑连贯性和术语的一致性。在信息论和编码理论领域，不同作者对某些概念的定义和符号的使用习惯常常存在细微差异，这给初学者带来了很多困扰。然而，这本教材从头到尾都坚持了一套统一且精确的符号体系和定义标准，这极大地降低了阅读和理解的认知负担。作者在构建整个知识体系时，像是为我们铺设了一条笔直的、标识清晰的康庄大道，引领我们穿越理论的迷雾。即便是相对高阶的内容，如速率失真理论的初步介绍，也是建立在对基础概念的扎实掌握之上，没有丝毫的跳跃感。这本书的价值不仅在于它传授的知识，更在于它提供了一种严谨、一致的思维框架，这对于任何从事科学或工程研究的人来说，都是极其宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直就是为那些渴望真正理解通信本质的工程师和学生量身打造的。我接触过不少关于编码理论的书，但很多要么过于偏重理论推导而忽略了实际应用，要么就是泛泛而谈，缺乏数学上的支撑。这本书却完美地平衡了这两者。特别是关于纠错码的部分，作者没有停留在对线性分组码和卷积码的基本介绍上，而是深入探讨了有限域代数在构造高性能码型中的核心作用。读到那个关于BCH码的章节时，我感觉自己仿佛回到了大学课堂，需要不断地停下来，在草稿纸上演算那些域扩张和多项式运算，这种亲自动手的体验是任何视频课程都无法替代的。它要求读者拿出十二分的专注力，但一旦理解了某个关键的编码构造原理，那种豁然开朗的成就感是无与伦比的。这本书绝对不是那种可以轻松翻阅的书，它需要你沉下心来，与作者进行一场严肃的智力对话，但回报是巨大的。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本对这种经典教材抱持着一种敬而远之的态度，总觉得内容会过于陈旧或者晦涩难懂。但拿到了这本《信息论与编码(第2版)》之后，我立刻改变了看法。它在保持了信息论核心理论的完整性和深刻性的同时，对现代通信系统中遇到的实际问题进行了非常及时的补充和更新。我特别欣赏作者对“噪声信道编码定理”的阐述，那种将理论极限与工程实现之间的鸿沟展现得淋漓尽致的描写，让人既感到理论的壮美，又对现实的挑战有了清醒的认识。书中对信道容量的推导过程，处理得极其干净利落，每一步的逻辑推导都严丝合缝，读起来让人有一种在攀登数学高峰的快感。更重要的是，它在章节的衔接上处理得非常巧妙，前一个章节的结论往往是下一个章节深入讨论的起点，形成了一个有机的知识网络，而不是零散的知识点堆砌。这本书的深度和广度，绝对配得上“高等院校系列教材”的称号，值得每一个通信领域的学子珍藏。

评分☆☆☆☆☆

我必须要为这本书的实战价值点个赞。对于一个即将步入工业界的朋友来说，这本书的价值简直是不可估量。它不仅仅停留在香农公式的理论层面，而是很务实地将信息论的原理与现代数字通信系统中的关键技术环节紧密结合起来。例如，它对调制解调、信道模型化以及信息论在信息安全中的初步应用都有涉猎，这使得读者在学习时能够始终保持对“为什么学这个”的清晰认识。我发现自己以前在处理一些系统设计问题时感到模糊的地方，在这本书里都能找到清晰的理论依据。作者在讲解信源编码时，对霍夫曼编码和算术编码的效率差异进行了细致的对比分析，这种对不同方案优劣的深度剖析，极大地提升了我们进行技术选型时的判断力。这本书，与其说是一本理论教材，不如说是一本高级的“工程思维培养手册”。