信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹雪虹，張宗橙著 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信工程
• 信息與通信
• 高等教育
• 教材
• 第二版
• 理論基礎
• 數字通信
• 信道編碼

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302192992

商品編碼：29700083283

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名：信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材)

定價：29.00元

作者：曹雪虹,張宗橙著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787302192992

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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普通高等教育“十五”*規劃教材

“十二五”江蘇省高等學校重點教材

信息論與編碼是電子信息類專業的基礎，對於理論研究和工程應用均由重要的指導作用。對於本科生和工程技術人員來說，由於理論基礎的不足以及實際應用的需要，不可能花很多精力去研讀復雜難懂、枯燥乏味的證明，他們迫切需要一本介紹信息論基礎知識且與實際應用緊密聯係的書籍，本書就是齣於這樣的目的編寫的。從多年的銷售數據和讀者的積極反饋來看，本書也起到瞭很好的普及作用。

本書特色：

（1）注重基本概念，用較通俗的文字解釋其物理意義，輔以的例題和圖錶說明。不再以復雜的公式來證明這些孰知的公理。

（2）聯係當前實際通信技術，使讀者學習後概念清晰，可以有目標地將概念應用於實際工作中。

（3）配有豐富的教學資源，包括習題、PPT、實驗係統和教學平颱等，可以在清華大學齣版社網站下載。

內容提要

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《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》重點介紹由香農理論發展而來的信息論的基本理論以及編碼的理論和實現原理。全書分7章，在介紹瞭有關信息度量的基礎上，重點討論瞭信道容量、率失真函數，以及無失真信源編碼、限失真信源編碼、信道編碼和密碼學中的理論知識及其實現原理。《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》注重概念，采用通俗的文字，聯係目前實際通信係統，用較多的例題和圖不闡述基本概念、基本理論及實現原理，盡量減少繁雜的公式定理證明。在各章的後還附有內容小結和大量習題，書後附有部分習題答案，便於讀者學習，加深對概念和原理的理解。此外，《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》有配套電子教案。

目錄

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章　緒論
1.1　信息論的形成和發展
1.2　通信係統的模型
習題

第2章　信源與信息熵
2.1　信源的描述與分類
2.1.1　無記憶信源
2.1.2　有記憶信源
2.1.3　馬爾可夫信源

2.2　離散信源熵和互信息
2.2.1　自信息量
2.2.2　離散信源熵
2.2.3　互信息
2.2.4　數據處理中信息的變化
2.2.5　熵的性質

2.3　離散序列信源熵
2.3.1　離散無記憶信源的序列熵
2.3.2　離散有記憶信源的序列熵

2.4　連續信源熵和互信息
2.4.1　幅度連續的單個符號信源熵
2.4.2　波形信源熵
2.4.3　大熵定理
2.5　冗餘度
本章小結
習題

第3章　信道與信道容量
3.1　信道的基本概念
3.1.1　信道的分類
3.1.2　信道參數
3.1.3　信道容量的定義

3.2　離散單個符號信道及其容量
3.2.1　無乾擾離散信道
3.2.2　對稱DMC信道
3.2.3　準對稱DMC信道
3.2.4　一般DMC信道
3.3　離散序列信道及其容量

3.4　連續信道及其容量
3.4.1　連續單符號加性信道
3.4.2　多維無記憶加性連續信道
3.4.3　限時限頻限功率的加性高斯白噪聲信道
3.5　信源與信道的匹配
本章小結
習題

第4章　信息率失真函數
4.1　平均失真和信息率失真函數
4.1.1　失真函數
4.1.2　平均失真
4.1.3　信息率失真函數R（D）
4.1.4　信息率失真函數的性質
4.1.5　信息率失真函數與信道容量的比較
4.2　離散信源和連續信源的R（D）計算
本章小結
習題

第5章　信源編碼
5.1　編碼的定義
5.2　無失真信源編碼
5.2.1　定長編碼定理
5.2.2　變長編碼定理
5.2.3　佳變長編碼
5.3　限失真信源編碼定理

5.4　常用信源編碼方法簡介
5.4.1　遊程編碼
5.4.2　算術編碼
5.4.3　矢量量化
5.4.4　預測編碼
5.4.5　變換編碼
本章小結
習題
第6章　信道編碼
第7章　加密編碼
附錄　本書所用符號及含義
部分習題參考答案
參考文獻

作者介紹

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曹雪虹，南京工程學院副校長，南京郵電大學通信與信息工程學院教授、博士生導師。長期從事信息與通信工程專業的教學和科研工作，開設“信息論基礎”、“編碼理論”、“信息論與編碼”、“數字信號處理”等本科和研究生課程。主持或參加國傢自然科學基金、信息産業部、省自然科學基金等科研項目十餘項，內容包括無綫通信、多媒體傳輸等方麵的理論研究和産品研發。已在外學術刊物和會議上發錶學術論文70多篇，其中多篇被SCI/EI/ISTP收錄。主編和參編齣版專著和教材5本，其中主編《信息論與編碼》被列入“十五”*規劃教材，《信息論基礎》被列入“十一五”*規劃教材。《信息論與編碼》已經被全國百餘所高校選用，纍計印刷20餘次，銷售量超過10萬冊。

文摘

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序言

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信息論與編碼（第二版）（高等院校信息與通信工程係列教材）—— 導論 穿越信息洪流的智慧之鑰 在信息爆炸的時代，理解和掌控信息已成為至關重要的能力。從微小的比特流到浩瀚的互聯網，信息無處不在，其高效的産生、傳輸、存儲和處理是現代社會運轉的基石。然而，信息的本質是什麼？我們如何量化信息？如何在噪聲乾擾下可靠地傳遞信息？如何以最經濟的方式壓縮信息？這些深邃而實際的問題，正是《信息論與編碼（第二版）》所要探索的核心。 本書作為高等院校信息與通信工程係列教材的重要一環，旨在為讀者構建一個紮實而全麵的信息論與編碼理論體係。我們不滿足於停留在概念的錶層，而是深入挖掘其內在的數學原理和工程應用。通過係統性的講解，您將能夠理解信息傳輸的極限，掌握信息編碼的藝術，並為解決實際通信工程中的挑戰奠定堅實的基礎。 第一章：信息論的基石——信息度量與熵 一切的起點，是對“信息”這一概念的精確定義。在本章中，我們將從信息量入手，揭示信息與不確定性之間的深刻聯係。您將學習到如何利用概率來量化一個事件所包含的信息量，理解“信息量越大，不確定性越小”的直觀感受。 核心的概念——熵（Entropy），將是本章的重頭戲。我們將探討離散隨機變量的熵、連續隨機變量的熵，以及交叉熵、條件熵等多種熵的變體。熵不僅僅是一個抽象的數學概念，它更是衡量信源不確定性的平均信息量，預示著信源輸齣所需的最小平均比特數。理解熵，就如同掌握瞭衡量信息價值的標尺，為後續的信息壓縮和信道容量的討論鋪平瞭道路。 您還將接觸到相對熵（Kullback-Leibler divergence），它衡量的是兩個概率分布之間的差異，是信息論中重要的度量工具，在機器學習和統計推斷等領域有著廣泛的應用。此外，互信息（Mutual Information）的引入，將進一步深化我們對信息傳遞的理解，它量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，直接關係到通信係統的性能。 通過本章的學習，您將建立起對信息基本屬性的深刻認識，並為理解信息傳輸的效率和可靠性奠定必要的數學基礎。 第二章：信道模型與傳輸——從理想到現實 信息從發送端到達接收端，需要經過一個“信道”。信道並非總是完美的，它會引入噪聲、衰減，甚至丟失部分信息。本章將帶領您深入瞭解各種典型的信道模型，理解它們對信息傳輸帶來的影響。 我們將首先介紹離散無記憶信道（Discrete Memoryless Channel, DMC），這是信息論中最基本也最重要的模型之一。您將學習如何用轉移概率矩陣來描述信道的特性，理解輸入輸齣概率分布之間的關係。在此基礎上，我們將引齣信道容量（Channel Capacity）的概念。 信道容量是信息論中的一個核心定理——香農第一定理（無噪聲信道編碼定理）——的基石。它告訴我們，對於給定的信道，存在一個最大傳輸速率，隻要信息源的速率低於這個容量，就存在一種編碼方法，使得信息能夠以任意低的錯誤概率傳輸。理解信道容量的計算方法，以及影響它的因素（如信道帶寬、信噪比等），是設計高效通信係統的關鍵。 此外，本章還將探討連續信道模型，例如高斯白噪聲信道（AWGN Channel），這是許多實際通信係統（如無綫通信、衛星通信）的近似模型。您將學習如何計算具有加性高斯白噪聲的信道的容量，理解奈奎斯特準則在信息傳輸速率限製中的作用。 本章的學習將幫助您理解信息傳輸的物理限製，以及如何通過閤理的信道選擇和係統設計來剋服噪聲的乾擾，實現可靠的信息通信。 第三章：信息壓縮——高效存儲與傳輸的奧秘 信息的産生往往是冗餘的，而冗餘正是可以被消除以實現壓縮的關鍵。本章將聚焦於信息壓縮（Data Compression），探討如何去除信息中的冗餘，以達到更高效的存儲和傳輸。 我們將從無損壓縮開始，深入講解信源編碼（Source Coding）的基本原理。霍夫曼編碼（Huffman Coding）作為一種經典的變長編碼方法，將是本章的重點。您將學習如何根據信源的概率分布構建最優的二叉樹，從而為齣現頻率高的符號分配較短的碼字，為齣現頻率低的符號分配較長的碼字，從而實現平均碼長最小化。 除瞭霍夫曼編碼，我們還會介紹算術編碼（Arithmetic Coding），它通常比霍夫曼編碼具有更好的壓縮性能，尤其是在處理非獨立同分布的信源時。算術編碼將整個消息映射到一個數值區間，並根據消息的概率對該區間進行分割，能夠更精細地逼近信源的熵。 本章還將觸及有損壓縮（Lossy Compression）的概念，雖然其理論基礎更為復雜，但在圖像、音頻、視頻等多媒體信息的處理中至關重要。例如，率失真理論（Rate-Distortion Theory）將探討如何在允許一定失真的情況下，盡可能地提高壓縮率。 通過本章的學習，您將掌握信息壓縮的核心思想和關鍵算法，理解如何為信息選擇閤適的編碼方式，從而在有限的存儲空間和傳輸帶寬下，最大限度地傳遞有用的信息。 第四章：糾錯編碼——守護信息的完整性 即使在有噪聲的信道中，我們也希望能夠以極低的錯誤率可靠地傳輸信息。糾錯編碼（Error Correction Coding, ECC）正是實現這一目標的利器。本章將深入探討糾錯編碼的原理和方法，揭示如何通過增加冗餘信息來檢測和糾正傳輸過程中産生的錯誤。 我們將首先介紹分組碼（Block Codes），例如綫性分組碼（Linear Block Codes）。您將學習碼字（Codewords）、碼率（Code Rate）、最小漢明距離（Minimum Hamming Distance）等關鍵概念。漢明距離是衡量兩個碼字之間差異的度量，它直接決定瞭編碼器的糾錯能力。 奇偶校驗碼（Parity Check Code）和漢明碼（Hamming Code）將作為入門級的糾錯碼進行詳細介紹，讓您理解基本的編碼和解碼過程。在此基礎上，我們將進入更強大的編碼傢族，例如捲積碼（Convolutional Codes）。捲積碼通過引入“記憶”的概念，將當前輸入與曆史輸入結閤起來生成輸齣碼字，具有更靈活的編碼結構。您將學習維特比算法（Viterbi Algorithm），這是解碼捲積碼最經典和高效的算法之一。 對於更復雜的信道模型和更高的糾錯性能要求，我們還將介紹代數碼（Algebraic Codes），例如BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem codes）和RS碼（Reed-Solomon codes）。RS碼在CD/DVD、衛星通信、條形碼等領域有著廣泛的應用，其糾錯能力非常強大，尤其擅長糾正突發錯誤。 此外，Turbo碼（Turbo Codes）和LDPC碼（Low-Density Parity-Check codes）作為現代編碼理論的代錶，它們的齣現極大地推動瞭信息傳輸速率的逼近香農極限。這些碼字的設計巧妙，通過迭代解碼的方式，能夠實現非常高的糾錯性能。 本章的學習將使您深刻理解糾錯編碼在現代通信係統中的核心地位，掌握各種編碼技術的原理和應用，能夠根據實際需求選擇和設計閤適的糾錯編碼方案，從而在復雜多變的通信環境中守護信息的完整性。 第五章：信息論與編碼的工程實踐 理論的價值最終體現在工程實踐中。本章將把前麵章節的理論知識與實際工程應用相結閤，探討信息論與編碼在各類通信係統中的具體體現。 您將瞭解通信係統的整體架構，並分析信息論與編碼在其中扮演的角色。從基帶傳輸到帶通傳輸，從多址接入技術到調製解調技術，信息論與編碼的思想無處不在。 我們將探討調製（Modulation）和解調（Demodulation）技術，理解它們如何將數字信息映射到模擬信號，以及如何在接收端恢復原始信息。星座圖（Constellation Diagram）將是理解多種調製方式（如ASK, FSK, PSK, QAM）的關鍵工具。 多址接入技術（Multiple Access Techniques），如頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）和正交頻分復用（OFDM），都離不開信息論的指導，旨在允許多個用戶在同一通信環境中共享信道資源，同時保持信號的獨立性和低乾擾。 此外，我們還將簡要介紹信息安全與信息論之間的聯係，例如信息隱藏（Steganography）和加密（Cryptography），它們都涉及到對信息的處理和保護。 本章的學習旨在幫助您將抽象的理論轉化為具體的工程解決方案，理解信息論與編碼如何驅動現代通信技術的進步，並為未來的信息通信工程領域的研究和開發打下堅實的基礎。 總結與展望 《信息論與編碼（第二版）》並非僅僅是一本教材，它是一扇通往信息世界深處的大門。我們希望通過深入淺齣的講解，嚴謹的數學推導，以及豐富的工程實例，激發您對信息論與編碼的興趣，培養您分析和解決復雜信息傳輸問題的能力。 信息論與編碼的研究仍在不斷深入，新的編碼技術、新的信道模型、新的信息處理方法層齣不窮。本書為您提供的知識體係，將是您在這個日新月異的領域中不斷學習和探索的堅實起點。掌握瞭信息論與編碼的精髓，您就掌握瞭駕馭信息洪流的智慧，為構建更智能、更可靠、更高效的信息化社會貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

說實話，初次接觸這本書時，我對它的厚度感到有些壓力，但一旦真正沉浸其中，時間似乎過得飛快。這本書最讓我贊賞的一點是它的邏輯連貫性和術語的一緻性。在信息論和編碼理論領域，不同作者對某些概念的定義和符號的使用習慣常常存在細微差異，這給初學者帶來瞭很多睏擾。然而，這本教材從頭到尾都堅持瞭一套統一且精確的符號體係和定義標準，這極大地降低瞭閱讀和理解的認知負擔。作者在構建整個知識體係時，像是為我們鋪設瞭一條筆直的、標識清晰的康莊大道，引領我們穿越理論的迷霧。即便是相對高階的內容，如速率失真理論的初步介紹，也是建立在對基礎概念的紮實掌握之上，沒有絲毫的跳躍感。這本書的價值不僅在於它傳授的知識，更在於它提供瞭一種嚴謹、一緻的思維框架，這對於任何從事科學或工程研究的人來說，都是極其寶貴的財富。

評分☆☆☆☆☆

我必須要為這本書的實戰價值點個贊。對於一個即將步入工業界的朋友來說，這本書的價值簡直是不可估量。它不僅僅停留在香農公式的理論層麵，而是很務實地將信息論的原理與現代數字通信係統中的關鍵技術環節緊密結閤起來。例如，它對調製解調、信道模型化以及信息論在信息安全中的初步應用都有涉獵，這使得讀者在學習時能夠始終保持對“為什麼學這個”的清晰認識。我發現自己以前在處理一些係統設計問題時感到模糊的地方，在這本書裏都能找到清晰的理論依據。作者在講解信源編碼時，對霍夫曼編碼和算術編碼的效率差異進行瞭細緻的對比分析，這種對不同方案優劣的深度剖析，極大地提升瞭我們進行技術選型時的判斷力。這本書，與其說是一本理論教材，不如說是一本高級的“工程思維培養手冊”。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是太棒瞭，我最近終於下定決心要啃完它，沒想到收獲遠超預期。從頭翻開，我就被作者那種嚴謹又不失生動的敘述方式深深吸引瞭。它不像一些教科書那樣乾巴巴地堆砌公式和定義，而是通過大量的實例和非常巧妙的比喻，把那些抽象的數學概念講解得清晰透徹。比如，在討論信源編碼效率的時候，作者沒有直接拋齣熵的公式，而是先用一個日常生活中壓縮文件的例子來引入，讓我立刻就能抓住核心思想，而不是被一堆希臘字母搞得暈頭轉嚮。這種循序漸進的教學方法，對於我這種不是純數學背景齣身的學習者來說，簡直是救星。而且，這本書的排版和插圖也做得非常用心，那些流程圖和係統框圖畫得層次分明，即便是第一次接觸這些復雜係統，也能很快理清信息的傳輸路徑。可以說，它真正做到瞭“授人以漁”，不僅僅教會瞭我們“是什麼”，更重要的是教會瞭我們“為什麼”和“如何做”，為後續深入研究打下瞭無比堅實的基礎。我對它愛不釋手，恨不得馬上就開始做書後的習題來檢驗學習效果。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我原本對這種經典教材抱持著一種敬而遠之的態度，總覺得內容會過於陳舊或者晦澀難懂。但拿到瞭這本《信息論與編碼(第2版)》之後，我立刻改變瞭看法。它在保持瞭信息論核心理論的完整性和深刻性的同時，對現代通信係統中遇到的實際問題進行瞭非常及時的補充和更新。我特彆欣賞作者對“噪聲信道編碼定理”的闡述，那種將理論極限與工程實現之間的鴻溝展現得淋灕盡緻的描寫，讓人既感到理論的壯美，又對現實的挑戰有瞭清醒的認識。書中對信道容量的推導過程，處理得極其乾淨利落，每一步的邏輯推導都嚴絲閤縫，讀起來讓人有一種在攀登數學高峰的快感。更重要的是，它在章節的銜接上處理得非常巧妙，前一個章節的結論往往是下一個章節深入討論的起點，形成瞭一個有機的知識網絡，而不是零散的知識點堆砌。這本書的深度和廣度，絕對配得上“高等院校係列教材”的稱號，值得每一個通信領域的學子珍藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直就是為那些渴望真正理解通信本質的工程師和學生量身打造的。我接觸過不少關於編碼理論的書，但很多要麼過於偏重理論推導而忽略瞭實際應用，要麼就是泛泛而談，缺乏數學上的支撐。這本書卻完美地平衡瞭這兩者。特彆是關於糾錯碼的部分，作者沒有停留在對綫性分組碼和捲積碼的基本介紹上，而是深入探討瞭有限域代數在構造高性能碼型中的核心作用。讀到那個關於BCH碼的章節時，我感覺自己仿佛迴到瞭大學課堂，需要不斷地停下來，在草稿紙上演算那些域擴張和多項式運算，這種親自動手的體驗是任何視頻課程都無法替代的。它要求讀者拿齣十二分的專注力，但一旦理解瞭某個關鍵的編碼構造原理，那種豁然開朗的成就感是無與倫比的。這本書絕對不是那種可以輕鬆翻閱的書，它需要你沉下心來，與作者進行一場嚴肅的智力對話，但迴報是巨大的。