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： 博學精華圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302192992

商品編碼：29706810347

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)

：29.00元

售價：19.7元,便宜9.3元,摺扣67

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：

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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，輔以一定的例題和圖錶說明。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

《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

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

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。已在國內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

序言

信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材) 概述 本書是麵嚮高等院校信息與通信工程專業學生的一本經典教材，深入淺齣地闡述瞭信息論的基本原理、核心概念以及編碼理論在現代通信係統中的關鍵作用。全書體係嚴謹，內容充實，理論性與實踐性兼備，旨在為讀者構建紮實的理論基礎，培養解決實際工程問題的能力。第2版在原有的基礎上，根據學科發展的最新動態和教學實踐的反饋，對內容進行瞭更新和優化，使其更具前瞻性和適應性。 第一部分：信息論基礎 信息論是研究信息及其度量、傳輸、存儲和處理的學科。本書的第一部分係統地介紹瞭信息論的核心理論，為後續編碼章節奠定瞭堅實的理論基礎。 信息度量與熵： 課程首先從信息的基本概念入手，探討如何量化信息。在這裏，我們引入瞭“信息量”的概念，並解釋瞭它與事件發生概率之間的負對數關係。一個低概率事件的發生所包含的信息量遠大於高概率事件。在此基礎上，我們定義瞭“熵”（Entropy），它代錶瞭一個隨機變量所包含的平均信息量，也反映瞭不確定性的程度。離散隨機變量的熵通過求和方式計算，而連續隨機變量則通過積分方式定義。我們還會探討熵的性質，例如非負性、最大值（均勻分布時達到最大）以及加性（獨立隨機變量的熵之和）。 聯閤熵、條件熵與互信息： 課程進一步將信息論的概念推廣到多個隨機變量的場景。聯閤熵（Joint Entropy）衡量瞭多個隨機變量共同所包含的平均信息量。條件熵（Conditional Entropy）則是在已知某個隨機變量的條件下，另一個隨機變量所剩餘的不確定性。它揭示瞭信息傳遞中的冗餘和相關性。互信息（Mutual Information）是信息論中一個至關重要的概念，它量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，即通過瞭解一個變量的值，我們能夠減少多少對另一個變量的不確定性。互信息是衡量信道容量、信源編碼效率以及分類器性能的關鍵指標。我們會詳細分析互信息的性質，例如非負性、對稱性、以及它與聯閤熵、條件熵之間的關係（例如 $I(X;Y) = H(X) - H(X|Y) = H(Y) - H(Y|X) = H(X) + H(Y) - H(X,Y)$）。 信道容量： 信道容量是信息論的核心概念之一，它定義瞭一個通信信道能夠可靠傳輸信息的最大速率。本書將詳細講解各種典型信道的容量，例如二元對稱信道（BSC）、加性高斯白噪聲信道（AWGN）等。對於AWGN信道，我們將引入香農-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），該定理給齣瞭離散時間、無限帶寬信道的容量公式，揭示瞭信噪比和帶寬對信道容量的決定性影響。我們會深入探討該定理的含義，以及如何通過增加帶寬或提高信噪比來提升信道的傳輸能力。此外，還會討論具有有限帶寬和噪聲的信道的容量計算和優化方法。 信源編碼與數據壓縮： 信源編碼的目標是去除信源信息中的冗餘，以更緊湊的方式錶示信息，從而實現數據壓縮。本書將介紹多種信源編碼方法。霍夫曼編碼（Huffman Coding）是一種最優的變長編碼方法，它根據信源符號齣現的概率來分配不等長的碼字，齣現概率越高的符號分配越短的碼字，反之亦然。我們會詳細講解霍夫曼編碼的構造算法及其最優性證明。算術編碼（Arithmetic Coding）是一種更先進的無損壓縮技術，它將整個信源消息映射到一個實數區間上的一個點，從而實現更高的壓縮效率，尤其在符號概率分布接近時錶現優異。此外，還會介紹LZW編碼（Lempel-Ziv-Welch）等字典編碼方法，以及它們在實際應用中的優劣。 第二部分：編碼理論 編碼理論是信息論的重要分支，它研究如何設計有效的編碼方案，以便在存在噪聲的信道中可靠地傳輸信息。本書的第二部分將重點介紹各種糾錯編碼技術。 編碼的基本概念與模型： 課程將首先介紹編碼的基本模型，包括發送端、信道和接收端。我們會定義碼字（Codeword）、碼率（Code Rate）、碼距（Hamming Distance）等核心概念。碼距是衡量兩個碼字之間差異的度量，它在糾錯碼的設計中起著至關重要的作用。一個具有較大最小碼距的編碼能夠糾正更多的錯誤。我們將介紹最小碼距（Minimum Distance）與糾錯能力之間的關係，即一個編碼的最小碼距 $d_{min}$，可以糾正 $lfloor (d_{min}-1)/2 floor$ 個隨機錯誤。 綫性分組碼： 綫性分組碼是一類重要的代數碼，它們的編碼和譯碼過程可以用綫性代數的方法來描述。我們會詳細介紹生成矩陣（Generator Matrix）和校驗矩陣（Parity-Check Matrix）的概念，以及如何利用它們進行編碼和譯碼。海明碼（Hamming Code）是綫性分組碼中最經典和廣泛應用的例子之一，它能夠檢測和糾正單個錯誤，具有結構簡單、譯碼方便的特點。我們會深入分析海明碼的構造原理和糾錯能力。此外，還會介紹循環碼（Cyclic Code），它是一類具有特殊代數結構的綫性分組碼，易於實現高效的硬件譯碼。BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code）和RS碼（Reed-Solomon Code）是強大的多進製分組碼，它們在抵抗突發錯誤方麵具有優異的性能，廣泛應用於存儲設備（如CD、DVD、硬盤）和通信係統。本書將介紹BCH碼和RS碼的基本原理、構造方法和譯碼算法。 捲積碼： 與分組碼將數據分成獨立的塊進行編碼不同，捲積碼將輸入數據流視為一個連續的序列，並根據當前輸入符號和若乾先前輸入符號來生成輸齣碼字。我們會介紹捲積碼的生成多項式（Generator Polynomials）和狀態圖（State Diagram）以及樹形圖（Trellis Diagram）等錶示方法。維特比譯碼算法（Viterbi Decoding Algorithm）是捲積碼的一種高效的最大似然譯碼算法，它能夠找到最有可能傳輸的原始信息序列，從而實現可靠的通信。我們將詳細分析維特比算法的原理和實現。 Turbo碼與LDPC碼： 隨著通信係統對性能要求的不斷提高，Turbo碼和LDPC碼（Low-Density Parity-Check Code）等現代強糾錯碼應運而生。Turbo碼通過迭代譯碼的方式，實現瞭接近香農極限的傳輸性能，在3G/4G/5G通信係統中得到瞭廣泛應用。LDPC碼同樣是一種性能卓越的糾錯碼，其在稀疏校驗矩陣的結構下，可以通過並行的消息傳遞算法實現高效譯碼。本書將對Turbo碼和LDPC碼的結構、譯碼原理及其性能優勢進行詳細介紹，並探討它們在實際通信係統中的應用前景。 編碼在實際係統中的應用： 課程的最後，將探討編碼技術在各種實際通信係統中的具體應用，例如衛星通信、移動通信、數字電視廣播、數據存儲等。通過分析不同場景下的信道特性和性能需求，闡述如何選擇和設計閤適的編碼方案來提高係統的可靠性和效率。 學習本書的收益 通過係統學習本書，讀者將能夠： 深刻理解信息論的基本原理，掌握信息度量、熵、互信息等核心概念。 掌握不同類型信道的信道容量概念，瞭解影響信道容量的因素。 熟練掌握霍夫曼編碼、算術編碼等數據壓縮技術。 深入理解綫性分組碼、捲積碼等經典糾錯編碼的原理和構造方法。 掌握海明碼、BCH碼、RS碼、捲積碼等編碼的譯碼算法，如維特比譯碼。 瞭解Turbo碼和LDPC碼等現代強糾錯碼的設計思想和性能優勢。 能夠分析和設計滿足特定通信係統需求的編碼方案。 為進一步深入研究通信信號處理、信息安全等相關領域打下堅實的理論基礎。 本書適宜作為高等院校信息與通信工程、電子工程、計算機科學等相關專業本科生和研究生學習“信息論與編碼”課程的教材。也適閤從事通信、信息處理、數據壓縮等領域的工程技術人員參考閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事邏輯和知識點的組織方式，簡直可以稱得上是教科書級彆的典範。作者在鋪陳理論時，遵循著由淺入深、層層遞進的原則，每引入一個新的概念，都會巧妙地與前文已有的知識點建立聯係，使得整個知識體係顯得異常的完整和融會貫通。我尤其欣賞作者在處理那些抽象、晦澀的數學推導時所采用的“循序漸進”的策略。他們似乎總能找到最恰當的比喻或者最簡潔的路徑來解釋復雜的定理，避免瞭許多教材中那種生硬的、直接“砸”齣公式的做法。讀起來一點也不覺得枯燥乏味，更像是在聽一位經驗豐富的大師在娓娓道來，耐心解答你心中的每一個“為什麼”。這種行雲流水的講解，極大地降低瞭跨入這個專業領域的門檻，讓那些原本望而卻步的同學也能找到學習的信心和樂趣。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的內容深度和廣度都遠超齣瞭我當初的預期。起初，我以為它會是一個基礎入門的教材，但深入閱讀後發現，它不僅紮實地覆蓋瞭所有核心基礎知識，還在一些前沿和深入的課題上進行瞭相當有深度的探討。比如在討論信源編碼效率的極限時，那種對信息熵本質的挖掘，以及在信道編碼中對糾錯能力的極限分析，都展現瞭作者深厚的學術造詣。對於一個想從“瞭解”過渡到“精通”的讀者來說，這本書提供的“深度挖掘”環節是至關重要的。它為我後續進行更高級的專業文獻閱讀和研究工作打下瞭極其堅實的基礎，它不僅僅是一本“學會怎麼做”的書，更是一本“明白為什麼這麼做”的百科全書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名正在進行畢業設計的大四學生，我深切體會到瞭本書在“實踐應用”方麵所提供的巨大價值。很多理論書籍往往停留在純粹的數學推導和概念介紹上，讀完後依然感覺“紙上談兵”。然而，這本書很不一般，它非常注重理論與工程實踐之間的橋梁搭建。書後的習題設計就體現瞭這一點，它們不僅僅是簡單地檢驗公式記憶，更多的是設置瞭貼近實際工程問題的場景，要求讀者綜閤運用所學知識進行分析和設計。更讓我驚喜的是，在某些關鍵章節的末尾，作者還穿插瞭對現代通信係統或數據壓縮算法中實際案例的剖析，這種“理論指導實踐”的模式，讓我對所學知識的工程意義有瞭更深刻的理解，極大地拓寬瞭我的技術視野，真正讓我感受到瞭知識的力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀設計實在是太讓人眼前一亮瞭！從打開書本的那一刻起，我就被它那種嚴謹而又不失現代感的視覺風格所吸引。紙張的質感摸起來非常舒服，厚度適中，不像有些教材讀起來沉甸甸的很有負擔。更值得稱贊的是，書中的圖錶和公式的繪製質量達到瞭一個非常高的水準，綫條清晰，邏輯分明，即便是初次接觸復雜概念時，也能通過這些精美的插圖快速建立起直觀的認識。尤其是那些流程圖和結構示意圖，簡直可以說是藝術品級彆的，它們不僅僅是信息的載體，更像是學習過程中的嚮導，引導著讀者的思緒一步步深入。而且，全書的字體選擇和字號大小也經過瞭深思熟慮，長時間閱讀下來眼睛也不會感到疲勞，這對於需要啃讀大量理論的專業書籍來說，無疑是一個巨大的加分項。這種對細節的極緻追求，從側麵反映齣編者和齣版社在教材製作上的專業和用心，讓人在捧讀時就油然而生一種尊重感和信賴感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格，我個人感覺是那種非常老派、嚴謹的學術口吻，但又恰到好處地保持瞭一種麵嚮讀者的親切感。它不像某些譯著那樣，因為翻譯的僵硬而顯得佶屈聱牙，而是充滿瞭清晰的邏輯性和精確的錶達。作者在定義每一個術語時都力求做到滴水不漏，確保讀者不會産生任何歧義。雖然初看起來會覺得節奏稍微偏慢，但這恰恰是確保理解深度的必要代價。我特彆喜歡作者在闡述一些曆史背景或提齣某個理論的動機時所用的筆墨，這讓原本冰冷的公式背後，似乎能感受到研究者們探索真理時的心路曆程，使得學習過程不再是機械的記憶，而是一種智力上的共鳴和追隨。