信息论与编码（高等学校电子信息类专业）（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邓家先，肖嵩，严春丽 著

图书标签:

• 信息论
• 编码学
• 通信原理
• 电子信息
• 高等教育
• 教材
• 理论基础
• 数字通信
• 信源编码
• 信道编码

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560625669

版次：2

商品编码：10695539

包装：平装

丛书名： “十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2011-05-01

用纸：胶版纸

页数：294

字数：447000

正文语种：中文

内容简介

《信息论与编码（高等学校电子信息类专业）（第2版）》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，同时还介绍了信息论的最新研究成果--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一一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。
《"十一五"规划教材：信息论与编码（高等学校电子信息类专业）（第2版）》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。
《"十一五"规划教材：信息论与编码（高等学校电子信息类专业）（第2版）》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。

目录

第1章 绪论
1.1 信息论的形成与发展
1.2 通信系统的模型
1.3 信息论研究的内容

第2章 信源与信源熵
2.1 信源的数学模型和分类
2.1.1 信源输出的消息由随机变量描述
2.1.2 信源输出的消息由随机矢量描述
2.2 离散信源的熵与互信息
2.2.1 非平均信息量
2.2.2 平均信息量
2.3 熵的性质
2.4 离散信源序列的熵
2.4.1 消息序列信息量的一般表达式
2.4.2 离散无记忆信源的熵
2.4.离散有记忆信源的熵
2.4.4 马尔可夫信源的熵
2.5 连续信源的熵与互信息量
2.5.1 幅度连续单个符号信源
2.5.2 波形信源
2.5.3 最大熵定理
2.6 信源相关性与冗余度
小结
习题

第3章 信道与信道容量
3.1 信道分类
3.2 单符号离散信道及其容量
3.2.1 数学模型
3.2.2 信道容量
3.2.3 离散信道容量的迭代算法
3.3 离散序列信道及其容量
3.4 信源与信道的匹配
3.5 连续信道及其容量
3.5.1 连续单符号加性信道
3.5.2 多维无记忆加性连续信道
3.5.3 加性高斯白噪声波形信道
小结
习题

第4章 离散信源编码理论
4.1 信源编码的基本概念
4.2 渐近等同分割性
4.3 信源无失真编码
4.4 信息率失真函数及性质
4.4.1 失真测度
4.4.2 信息率失真函数的定义
4.4.3 信息率失真函数的性质
4.5 信息率失真函数的计算
4.6 信息率失真函数的迭代算法
4.7 香农第三定理
小结
习题

第5章 信源编码技术
5.1 最佳变长编码
5.1.1 香农码
5.1.2 费诺码
5.1.3 哈夫曼码
5.2 编码的实现
5.3 编码方法简介
5.3.1 游程编码
5.3.2 算术编码
5.4 变换编码
5.4.1 变换的基本原理
5.4.2 常用变换
5.5 现代静态图像编码技术
5.5.1 编码原理
5.5.2 编码效率
5.5.3 一般框架
5.5.4 EZW算法
5.5.5 SPIHT算法
5.5.6 图像压缩国际标准JPEG2000
5.6 星载图像压缩系统设计
5.6.1 小波变换的硬件实现
5.6.2 sPIHT的硬件实现
5.6.3 JPEG2000的硬件实现
小结
习题’

第6章 有噪离散信道编码
6.1 差错及差错控制系统的分类
6.2 纠错码的基本概念
6.3 译码规则
6.3.1 两种译码规则
6.3.2 错误译码概率
6.3.3 费诺不等式
6.4 联合典型序列与联合渐进等分割定理
6.5 香农第二定理
6.5.1 有噪信道编码定理
6.5.2 错误概率的上界
小结
习题

第7章 信道编码技术
7.1 线性分组码
7.1.1 生成矩阵和校验矩阵
7.1.2 一些特殊的线性分组码
7.1.3 循环码
7.1.4 BCH码与RS码
7.1.5 线性分组码的硬判决译码
7.2 卷积码
7.2.1 卷积码编码及描述方式
7.2.2 维特比译码
7.2.3 卷积码译码错误概率分析
7.2.4 删余卷积码
7.2.5 码率匹配删余卷积码(RCPC)
7.3 TCM码与级联码
7.3.1 TCM码
7.3.2 级联码
7.4 Turbo码和LDPC码
7.4.1 Turbo码
7.4.2 LDPC码
小结
习题

第8章 图论基础
8.1 图的基本概念
8.1.1 图中常用术语定义
8.1.2 图的同构
8.1.3 道路和回路
8.2 树与图的生成树
8.3 割集
8.3.1 割集定义
8.3.2 割集的性质
8.4 网络流
8.4.1 基本概念
8.4.2 切割
8.5 极大流一极小割定理
8.6 确定极大流的标记算法
8.8 最佳路径问题
8.9 图论在通信网络中的应用
小结
习题

第9章 网络编码理论
9.1 网络编码理论简介
9.1.1 网络编码理论的提出
9.1.2 网络编码的基本概念
9.1.3 网络编码研究现状
9.2 网络编码性能分析
9.2.1 网络编码的增益
9.2.2 网络编码复杂度分析
9.2.3 网络编码对组播通信性能的影响
9.3 网络编码的基本原理
9.3.1 网络编码模型
9.3.2 线性网络编码
9.3.3 随机网络编码
9.4 网络编码的构造算法
9.4.1 集中式网络编码算法
9.4.2 分布式(随机)网络编码算法
小结
习题
……
第10章 网络编码的反应
参考文献

前言/序言

信息论与编码（高等学校电子信息类专业）（第2版） 内容概述 本书全面、深入地阐述了信息论和编码学的基础理论及其在现代信息技术中的应用。全书共分为信息论基础、信源编码、离散信道编码、连续信道编码、交织编码技术、现代编码理论与应用、信息论在其他领域的应用等七个主要部分，层层递进，由浅入深。 第一部分：信息论基础 本部分首先系统介绍信息论的核心概念，为后续内容的学习奠定坚实基础。 信息熵： 深入剖析信息的度量单位——比特（bit），以及信息熵的概念及其计算方法。重点讲解离散随机变量的熵、条件熵、联合熵以及互信息的概念，阐释它们之间的内在联系和信息传输中的作用。通过实例分析，揭示信息熵如何反映随机变量的不确定性，以及信息增益如何衡量一个事件对降低不确定性的贡献。 信源编码定理： 详细介绍香农第一定理，即信源无损编码定理。阐述该定理揭示的信源编码的极限，即信源的平均码长可以趋近于其熵。讲解变长编码、定长编码以及最优编码的性质，包括前缀码（即瞬时码）的性质及其在实际应用中的重要性。 信道容量： 引入信道模型，包括离散无记忆信道、离散输入输出的联合概率模型等。详细讲解互信息的概念及其在信道模型中的应用，定义信道容量为最大输入输出互信息，并深入分析不同信道的信道容量计算方法。 香农第二定理（信道编码定理）： 阐述香农第二定理，即信道无差错传输定理。详细解释该定理的意义，即对于一个已知容量的信道，存在着编码和译码方案，能够以任意低的差错概率传输信息。讨论该定理的理论意义和实践挑战。 率失真理论： 介绍率失真函数的概念，它描述了在给定失真允许范围内，可以达到的最小信息速率。讲解率失真理论在有损信源编码（如数据压缩）中的应用，以及其与信息熵概念的联系。 第二部分：信源编码 本部分聚焦于如何高效地表示和压缩信息，以减少存储和传输的数据量。 离散信源编码： 变长编码： 深入讲解哈夫曼编码（Huffman Coding）的原理、算法及其最优性。通过具体的例子演示哈夫曼树的构建和编码过程，分析其编码效率。 算术编码： 介绍算术编码（Arithmetic Coding）的概念和实现方法。对比哈夫曼编码，阐述算术编码在某些情况下能够更接近熵的编码效率，以及其在高压缩比应用中的优势。 字典编码： 讲解Lempel-Ziv（LZ）系列算法，如LZ77、LZ78和LZW等。阐述其基于重复模式匹配的编码思想，以及在文本压缩、图像压缩等领域的广泛应用。 连续信源编码： 量化： 介绍量化（Quantization）的基本概念，包括均匀量化和非均匀量化。详细讲解量化误差的产生及其对信息失真的影响。 PCM（脉冲编码调制）： 详细阐述PCM编码的原理，包括采样、量化和编码三个过程。介绍不同采样率和量化比特数对PCM信号质量的影响。 DPCM（差分脉冲编码调制）： 讲解DPCM的原理，通过预测当前样本的数值来编码预测误差，从而提高编码效率。 DM（增量调制）： 介绍DM的原理，利用一个简单的积分器来跟踪输入信号，并对输出的比特流进行编码。 预测编码： 介绍基于预测的编码方法，如线性预测编码（LPC），其在语音编码中的应用。 第三部分：离散信道编码 本部分深入探讨如何通过引入冗余来检测和纠正传输过程中的错误，提高信息传输的可靠性。 纠错码的基本概念： 引入错误模型，如二元对称信道（BSC）和二元输入输出对称离散信道（BODC）。定义汉明距离、最小汉明距离，以及它与纠错能力的关系。 线性分组码： 结构与性质： 详细介绍线性分组码的数学结构，包括生成矩阵、校验矩阵、码字空间等。推导其性质，如码字空间是向量空间，任意两个码字之差也是码字。 汉明码： 重点讲解汉明码（Hamming Code），包括其构造方法、校验过程和译码方法。演示如何利用校验子（syndrome）来定位错误并进行纠正。 循环码： 介绍循环码（Cyclic Code）的概念，其码字构成多项式具有循环移位不变性。讲解生成多项式和校验多项式的性质，以及其在硬件实现上的便利性。 BCH码： 介绍BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code）作为一种多重错（multi-error）纠正码。阐述其构造原理和纠错能力，以及其在数据存储和通信中的重要应用。 RS码（Reed-Solomon Code）： 详细讲解Reed-Solomon码，其能够纠正多个符号错误（symbol errors），而不仅仅是比特错误。深入分析其在CD、DVD、二维码、卫星通信等领域的成功应用。 卷积码： 结构与编码： 介绍卷积码（Convolutional Code）的结构，包括编码器、约束长度、生成函数等。讲解其编码过程，将输入比特流与编码器状态结合生成输出比特流。 译码： 详细阐述维特比译码算法（Viterbi Algorithm）的原理和实现，它是卷积码的最优最大似然译码算法。通过举例演示维特比算法如何通过搜索最优路径来选择最可能的发送码字。 低密度奇偶校验码（LDPC码）： 引入LDPC码，一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码。阐述其优异的性能，接近香农限，以及其在5G通信、Wi-Fi等现代通信标准中的应用。 第四部分：连续信道编码 本部分将信息论和编码理论的原理推广到模拟信号的传输，以及数字信号在模拟信道中的传输。 高斯白噪声信道： 介绍高斯白噪声（AWGN）信道的模型及其在通信系统中的普遍性。 模拟通信的信道容量： 推导AWGN信道的信道容量公式，即Shannon-Hartley定理，揭示带宽、信噪比与信道容量之间的关系。 数字信号在模拟信道中的传输： 调制解调技术： 介绍基本的调制解调技术，如ASK（幅移键控）、FSK（频移键控）、PSK（相移键控）和QAM（正交幅度调制）等。分析不同调制方式的频谱效率和抗噪声能力。 AWGN信道下的差错概率： 分析在AWGN信道下，各种调制方式的比特差错率（BER）与信噪比的关系，以及如何通过增加比特数来降低差错率。 差错控制在模拟信道中的应用： 讨论如何将数字纠错码与调制解调技术相结合，以提高模拟信号传输的可靠性。 第五部分：交织编码技术 本部分介绍交织（Interleaving）技术，它是一种重要的错误控制预处理技术，能够将连续的错误分散成独立的错误，从而提高纠错码的纠错性能。 交织器的原理： 详细解释交织器如何重新排列比特流的顺序，以及解交织器如何恢复原始顺序。 随机错误与突发错误： 分析交织技术在处理突发错误（burst errors）方面的优势，以及其如何将突发错误转化为随机错误，使纠错码能够更有效地发挥作用。 不同类型的交织器： 介绍行交织器、列交织器、随机交织器等不同类型的交织器。 交织与纠错码的结合： 演示交织技术如何与汉明码、卷积码、RS码等结合使用，显著提升其在有突发错误的信道中的性能。 第六部分：现代编码理论与应用 本部分介绍一些更先进的编码技术，以及它们在现代通信和存储系统中的广泛应用。 Turbo码： 深入讲解Turbo码（迭代解码码）的原理，它是一种高性能的现代纠错码，通过迭代地并行级联两个或多个具有伪随机交织器的卷积码来实现。分析其逼近香农限的优异性能，以及其在3G、4G通信标准中的重要地位。 LDPC码（详述）： 对LDPC码进行更深入的分析，包括其理论性能、不同的构造方法（如随机LDPC码、规整LDPC码）以及其在实际系统中的应用。 Polar码： 介绍Polar码，它被证明是第一个能够达到香农限的编码方案。阐述其编码和解码的基本思想，以及其在5G标准中的应用。 编码在存储系统中的应用： 讨论编码技术在硬盘驱动器（HDD）、固态驱动器（SSD）、闪存等存储介质中的应用，例如RAID（冗余独立磁盘阵列）中的校验编码、SSD中的ECC（Error Correction Code）等，以提高数据的可靠性和持久性。 第七部分：信息论在其他领域的应用 本部分将信息论的普适性原理扩展到信息技术之外的其他学科领域。 密码学： 介绍信息论在密码学中的应用，例如信息熵与密钥空间的关系，信息论在信息隐藏（steganography）和信息安全方面的作用。 统计推断： 阐述信息论与统计推断之间的联系，例如最大熵原理在统计模型选择中的应用。 机器学习： 讨论信息论在机器学习中的应用，例如决策树中的信息增益用于特征选择，交叉熵作为损失函数等。 生物信息学： 探讨信息论在序列比对、基因表达分析等生物信息学问题中的应用。 通信系统设计： 总结信息论和编码理论在整个通信系统设计中的指导作用，从信源建模、信道编码、调制解调到信道估计等各个环节。 学习目标 本书旨在使读者掌握信息论和编码学的基本原理，理解信息传输的理论极限，熟悉各种编码技术（包括信源编码和信道编码）的原理、性能和应用。通过对本书的学习，读者将能够： 理解信息的度量方式，掌握信息熵、互信息等核心概念。 理解信源编码的基本原理，并能够设计和分析简单的信源编码方案。 掌握纠错码的基本原理，理解其纠错机理，熟悉汉明码、循环码、BCH码、RS码、卷积码等经典编码器的构造和译码方法。 理解现代纠错码（如LDPC码、Turbo码、Polar码）的优越性能及其在现代通信系统中的地位。 掌握交织编码技术，理解其在改善纠错性能中的作用。 初步了解信息论在密码学、机器学习等交叉学科领域的应用。 为进一步学习通信原理、数字信号处理、数据压缩、信息安全等高级课程打下坚实的理论基础。 本书内容紧密结合高等学校电子信息类专业的教学要求，理论严谨，推导清晰，例证丰富，适合作为本科生和研究生学习信息论与编码学的教材，也可作为相关领域的研究人员和工程技术人员的参考书。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，一本好的技术类书籍，除了理论深度，还应该具备一定的前瞻性和时代感。这本书给我的感觉就是这样。虽然是经典的领域，但作者在其中融入了不少现代信息技术发展中的体现，让我能够感觉到信息论与编码在当今科技浪潮中的重要地位和广阔应用前景。它并没有停留在基础理论的层面，而是巧妙地将这些理论与实际的通信系统、数据压缩、纠错码等现代技术相结合，展示了这些理论的实际价值。这种对时代发展的关注，让我在学习过程中，不仅仅是掌握了知识，更是对未来科技的发展方向有了一些初步的认识。这种理论与实践相结合的编撰方式，对于我们这些即将步入行业的学生来说，无疑是非常宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对理论知识非常重视的学习者，我总是会仔细审视教材在概念阐述的严谨性与逻辑性。这本书在这方面做得相当出色。对于信息论中的核心概念，如熵、信源编码、信道编码等，本书的讲解逻辑清晰，层层递进，从基础的定义出发，逐步引入更复杂的定理和推导过程。每一个公式的出现都伴随着详细的解释和推导，使得读者能够理解其来龙去脉，而非死记硬背。我尤其欣赏书中对数学工具的运用，作者能够恰到好处地引入所需的数学概念，并清晰地展示其在信息论问题中的应用，这对于我这种需要打牢数学基础的学生来说，非常有帮助。而且，书中对于不同编码方案的比较和分析，也展现了作者对该领域深刻的理解，能够让读者在众多编码方法中理清思路，把握各自的优缺点和适用场景。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀教材的价值，不仅仅在于其内容的深度和广度，还在于它能否激发读者的学习兴趣，以及是否能引导读者建立起扎实的理论基础。这本书在这一点上给我留下了深刻的印象。它的语言风格相对严谨，但又不乏清晰易懂的解释，尤其是在阐述一些抽象的理论概念时，作者似乎非常善于通过类比和实例来帮助读者理解，这一点对于初学者来说尤为宝贵。我发现书中很多地方都穿插了实际的应用场景，这让我能够更直观地感受到这些理论在电子信息领域的重要性，而不是仅仅停留在枯燥的数学公式上。每一次阅读，我都能感受到作者在编撰过程中所付出的心血，力求将复杂的知识体系以一种更有条理、更易于吸收的方式呈现出来。这种对教学方法的深入思考，使得这本书不仅仅是一堆知识的堆砌，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导着我深入探索信息论与编码的世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计非常人性化，这一点在长期的阅读过程中体现得淋漓尽致。清晰的章节标题和副标题，配合着恰当的字体大小和行间距，使得阅读体验非常流畅。关键的公式和定义被突出显示，便于我快速定位和记忆。我在阅读过程中发现，书中很多插图和图表的质量都非常高，它们不仅美观，而且准确地传达了信息，有效地辅助了文字内容的理解。例如，一些关于信道模型和编码过程的示意图，非常形象地帮助我理解抽象的概念。此外，每章末尾的习题设计也很有代表性，既有巩固基础的简单题目，也有需要深入思考的综合性题目，这对于检验学习效果、加深理解非常有帮助。书中的参考文献引用也非常规范，对于想要进一步深入研究的读者，提供了宝贵的线索。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实让人眼前一亮，简约而又不失专业感。深蓝色的底色搭配着白色的书名，字体清晰有力，整体传递出一种严谨、知识渊博的氛围，很符合一本面向高等学校电子信息类专业的教材的定位。翻开扉页，纸张的质感相当不错，厚实且带有微微的纹理，翻阅起来手感舒适，不会有廉价感。我尤其欣赏的是字体印刷的清晰度，即使是细小的公式和符号，也丝毫不会模糊不清，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。章节的划分也显得十分合理，目录结构清晰明了，让人一目了然。装订方面，我选择的是精装版本，感觉非常牢固，即使经常翻阅，也不担心书页脱落，这对于一本需要反复查阅的参考书来说，是一个非常重要的考量因素。总的来说，从书籍的实体感受和初步的视觉印象来看，这绝对是一本用心制作、值得期待的专业书籍，它所呈现出的良好品质，让我对即将展开的学习充满了信心和期待。