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

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曹雪虹，张宗橙 著

图书标签:

• 信息论
• 编码
• 通信工程
• 信息与通信工程
• 高等教育
• 教材
• 第二版
• 信道编码
• 信息传输
• 数字通信

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302192992

版次：2

商品编码：11052219

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-02-01

用纸：胶版纸

页数：251

正文语种：中文

编辑推荐

　　

　　新版已上市：

普通高等教育“十五”国家级规划教材
　　“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。
　　（1）注重基本概念，用较通俗的文字解释其物理意义，辅以一定的例题和图表说明。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。
　　

内容简介

　　《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。在各章的最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。

作者简介

　　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。已在国内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”国家级规划教材，《信息论基础》被列入“十一五”国家级规划教材。《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。

目录

第1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 最大熵定理
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 最佳变长编码
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

精彩书摘

　　第1章 绪论
　　科学技术的发展使人类跨入了高度发展的信息化时代。在政治、军事、经济等各个领域，信息的重要性不言而喻，有关信息理论的研究正越来越受到重视。
　　人们在自然和社会活动中，获取信息并对其进行传输、交换、处理、检测、识别、存储、显示等操作，对这方面科学的研究就是信息科学。信息论（information theory）是信息科学的主要理论基础之一。它主要研究可能性和存在性问题，为具体实现提供理论依据。与之对应的是信息技术（information technology），信息技术主要研究怎样实现的问题。
　　通过本章的学习，可以了解下列问题：信息论的形成和发展；信息论研究的内容及信息的基本概念。本章还结合通信系统模型介绍了模型中各部分的作用、编码的种类和研究内容。
　　1.1 信息论的形成和发展
　　信息论理论基础的建立，一般来说开始于香农（C．E．Shannon）在研究通信系统时所发表的论文。随着研究的深入与发展，信息论有了更为宽广的内容。
　　信息在早些时期的定义是由奈奎斯特（H．Nyquist）和哈特利（L．V．R．Hartley）在20世纪20年代提出来的。1924年奈奎斯特解释了信号带宽和信息速率之间的关系；1928年哈特利最早研究了通信系统传输信息的能力，给出了信息度量方法；1936年阿姆斯壮（Armslrong）提出增大带宽可以使抗干扰能力加强。这些研究工作都给香农很大的影响，他在1941年至1944年对通信和密码进行深入研究，并用概率论的方法研究通信系统，揭示了通信系统传递的对象就是信息，并对信息给以科学的定量描述，提出了信息熵的概念。
　　……

前言/序言

信息论与编码（第2版） 内容简介 《信息论与编码（第2版）》是一本面向高等院校信息与通信工程专业的权威教材，旨在系统、深入地介绍信息论的基本原理、核心概念以及编码技术在现代通信系统中的关键作用。本书在原有基础上进行了全面修订和内容拓展，紧密结合了信息与通信工程领域的最新发展和前沿技术，力求为读者提供一个扎实、全面的理论基础和面向实践的应用视野。 本书共分为十五章，结构清晰，逻辑严谨。 第一部分：信息论基础 第一章：信息论概述 本章首先回顾信息论的起源与发展历程，介绍信息科学的内涵与研究对象。重点阐述信息的度量方式，引入“信息熵”这一核心概念，详细讲解其定义、性质以及不同概率分布下熵的计算方法。通过一系列经典的例子，帮助读者理解信息熵所蕴含的“不确定性”和“平均信息量”的含义，并初步认识到信息熵在数据压缩、信道容量等方面的理论意义。此外，本章还会介绍信息熵与概率、随机变量之间的关系，为后续章节的学习奠定坚实基础。 第二章：信源编码 本章深入探讨信源编码的原理与方法，其核心目标是去除信源中的冗余，实现信息的有效传输和存储。首先介绍离散无记忆信源模型，在此基础上引入“变长编码”的概念，并详细讲解其重要代表——霍夫曼编码。通过具体的算法步骤和算例，展示如何构建最优的二元变长码，并分析其编码效率。随后，本章将介绍更一般的信源编码方法，包括算术编码，并探讨其在实际应用中的优势。同时，还会涉及具有统计特性的信源模型，如马尔可夫信源，并介绍适用于这类信源的编码技术。本章强调了信源编码与信息论中熵的概念紧密相连，解释了理论上的最小平均码长界限。 第三章：互信息与条件熵 本章重点研究两个随机变量之间的信息关系，引入“互信息”这一关键度量。详细阐述互信息的定义、性质，以及它如何衡量一个随机变量对另一个随机变量的“依赖程度”或“信息量”。通过对互信息与熵的分解，揭示其与条件熵、联合熵的内在联系。重点讲解条件熵的概念，以及它在描述给定一个随机变量的情况下，另一个随机变量仍保留的不确定性。本章将通过图示和代数方法，深入剖析条件熵、互信息、联合熵和边际熵之间的相互关系，包括信息增益、信息损失等重要概念，为后续理解信道容量和信息传输提供必要的理论工具。 第四章：马尔可夫链与信源建模 本章将信息论的理论框架扩展到具有时序关联的信源，引入“马尔可夫链”模型。详细介绍零阶、一阶、高阶马尔可夫链的定义、状态转移矩阵以及其概率特性。通过实例分析，展示如何根据实际数据建立马尔可夫链模型，例如文本、语音等。深入探讨马尔可夫链的状态转移概率、平稳分布等重要概念。在此基础上，本章会分析马尔可夫信源的熵率，并将其与离散无记忆信源的熵进行对比，理解不同信源模型的特性。这部分内容对于理解更复杂的通信系统和数据压缩算法至关重要。 第二部分：信道编码与纠错 第五章：离散无记忆信道模型 本章系统介绍各种典型的离散无记忆信道模型，包括二元对称信道（BSC）、二元删除信道（BDC）、二元输入离散输出无记忆信道（BIAWGN）等。详细阐述每个模型的概率转移矩阵，以及输入输出随机变量之间的统计关系。通过清晰的定义和数学推导，帮助读者理解不同信道模型所代表的噪声特性和干扰类型。重点讲解如何计算这些信道的互信息，并在此基础上引入“信道容量”的概念，即信道能够可靠传输的最大信息速率。本章将通过算例，直观展示信道容量的计算方法及其重要意义。 第六章：信道容量与率失真理论 本章是信息论的核心章节之一，深入探讨“信道容量”的含义和计算。在掌握了离散无记忆信道的模型后，本章将进一步讲解如何计算更一般信道的容量，包括连续输入输出信道的容量。详细介绍香农的信道编码定理，阐述在信道容量以下，可以实现任意低的差错率传输。在此基础上，本章还会引入“率失真理论”的概念。讲解“失真度量”的定义，以及“率失真函数”的含义，即为了达到特定的失真水平，所需的最小信息速率。率失真理论为有损信源编码和数据压缩提供了重要的理论依据，本章将介绍其基本原理和与信道容量的联系。 第七章：线性分组码 本章开始进入信道编码领域，重点介绍“线性分组码”这一基础且重要的纠错码族。详细阐述线性分组码的数学定义，包括生成矩阵、校验矩阵以及它们之间的关系。深入讲解码字的形式、参数（如码长、信息比特数、校验比特数、最小汉明距离）的含义及其对纠错能力的影响。本章将介绍码字和伴随式的计算方法，以及如何利用校验矩阵进行接收端译码，包括伴随式译码法。通过具体的编码和译码算例，帮助读者理解线性分组码的工作原理和纠错过程。 第八章：循环码 本章在介绍线性分组码的基础上，重点讲解“循环码”的特性。详细阐述循环码的代数结构，以及其与多项式的紧密联系。介绍生成多项式、校验多项式，并展示如何利用它们构造循环码。重点讲解BCH码和RS码（里德-所罗门码）的原理和构造方法，这是两类性能优异的纠错码，在光盘存储、卫星通信等领域有着广泛应用。本章将分析BCH码和RS码的参数、纠错能力，并概述其译码算法（如戈莱格判决算法）。 第九章：卷积码 本章介绍另一大类重要的纠错码——“卷积码”。区别于分组码，卷积码的编码过程是连续的，具有“记忆”特性。详细阐述卷积码的编码器结构（移位寄存器、生成多项式），以及其输出码字的生成方式。引入“状态图”、“树状图”和“网格图”来描述卷积码的结构和译码过程。重点讲解维特比（Viterbi）译码算法，这是卷积码最经典也是最高效的译码算法之一。通过算例，详细展示维特比算法的工作原理和实现步骤。 第十章：Turbo码与LDPC码 本章介绍当前在编码领域取得巨大成功的“现代编码技术”——Turbo码和LDPC码。Turbo码是一种基于迭代译码的纠错码，通过组合两个简单的卷积码（或其类似结构），并采用并行的迭代译码方式，能够接近香农限，性能极为优异。详细阐述Turbo码的编码结构、迭代译码原理以及其性能优势。LDPC码（低密度奇偶校验码）则是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码，同样具有接近香农限的优异性能，且译码复杂度相对可控。本章将介绍LDPC码的构造方法、校验矩阵的稀疏性特点，以及其迭代译码算法。 第三部分：应用与发展 第十一章：信道容量与编码的匹配 本章将信息论的理论结论与信道编码的实际应用相结合，深入探讨“信道容量”与“编码性能”之间的关系。回顾香农的信道编码定理，并分析如何在实际系统中设计和选择编码方案以逼近信道容量。对比不同类型编码（线性分组码、卷积码、Turbo码、LDPC码）的性能特点，以及它们在不同信道条件下的适用性。讨论编码效率、译码复杂度与纠错能力之间的权衡，为读者在实际工程设计中提供指导。 第十二章：信息论在数据压缩中的应用 本章将信息论的原理应用于数据压缩领域。在回顾第二章信源编码的基础上，本章将更深入地探讨有损数据压缩的原理，结合率失真理论，介绍基于统计模型和变换域的压缩算法，如JPEG图像压缩、MPEG视频压缩中的熵编码部分。详细分析这些算法如何利用数据的统计特性和人眼的感知特性来去除冗余，并量化信息损失，以实现高压缩比。 第十三章：信息论在密码学中的应用 本章将信息论的视角引入密码学。介绍信息论在密码分析中的作用，例如利用熵的概念衡量密码的安全性。探讨信息论在设计安全密码体制方面的贡献，包括一次性密码本（OTP）的理论安全性。讨论随机数生成、伪随机序列生成等与密码学密切相关的概念，并解释其与信息论原理的联系。 第十四章：信息论在机器学习中的应用 本章将信息论的工具和思想应用于现代机器学习领域。介绍互信息在特征选择中的应用，如何利用互信息来衡量特征与目标变量之间的相关性，从而选择最优特征子集。讲解熵在决策树构建中的作用，例如信息增益和基尼系数作为划分标准。讨论KL散度（相对熵）在衡量概率分布相似性方面的应用，以及其在概率模型比较、信息检索等领域的价值。 第十五章：信息论与编码的未来发展 本章展望信息论与编码领域的未来发展趋势。介绍当前研究的前沿方向，例如极编码（Polar Code）在纠错码领域的突破性进展，以及其在5G等通信标准中的应用。讨论量子信息论和量子纠错码的最新进展，以及其可能对未来计算和通信技术带来的颠覆性影响。探讨信息论在人工智能、大数据分析、生物信息学等新兴交叉领域的潜在应用。 《信息论与编码（第2版）》通过严谨的数学推导、丰富的实例分析和清晰的章节组织，旨在帮助读者掌握信息论的核心概念和编码技术，理解它们在现代通信、数据处理、安全通信等领域的关键作用，为从事信息与通信工程领域的研究和开发打下坚实的基础。本书适合作为高等院校信息与通信工程、计算机科学与技术、电子工程等专业本科生和研究生的教材，也可供相关领域的工程师和研究人员参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织方式非常有条理，每一个知识点都经过精心编排，使得学习过程更加高效。作者在讲解过程中，经常会穿插一些现实生活中的应用案例，这些案例生动有趣，将抽象的理论与实际工程紧密联系起来，极大地增强了学习的趣味性和实用性。例如，在讲解某个通信原理时，书中会提到它在手机通信中的具体应用，或者在某个编码技术时，会举例说明它如何应用于数据存储和传输的纠错。这种“理论联系实际”的做法，让我能够更深刻地理解知识的价值，也更有动力去学习和掌握这些技术。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在攻读相关专业的研究生，我发现这本书在理论深度和广度上都达到了相当高的水准。它不仅涵盖了基础的核心概念，还对一些前沿的研究方向和技术进展进行了深入的探讨，这对于我们了解学科的最新动态，激发研究兴趣非常有价值。书中引用的大量参考文献也为进一步深入研究提供了宝贵的线索，方便我们查找更详细的资料和学术论文。作者的论述严谨而富有洞察力，常常能在一系列复杂的公式和推导中点明问题的本质，这种深度讲解让我在理解一些关键理论时豁然开朗。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我留下了深刻的印象。封面设计简洁大气，配色沉稳而不失现代感，封面的字体清晰易读，给人一种专业、严谨的学术氛围。翻开书页，纸张的质感也相当不错，厚实且有一定的韧性，印刷清晰，墨色均匀，长时间阅读也不会感到疲劳，这一点对于一本需要反复研读的教材来说非常重要。整体而言，这本书在细节之处都透露着出版方的用心，让人在接触的第一时间就感受到它是一本值得信赖的学术著作。这种对品质的追求，也让我对接下来的内容充满了期待，相信它在内容上也一定会同样出色。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它非常适合作为高等院校信息与通信工程专业的入门教材。它的语言风格非常学术化，但又不失清晰易懂。作者在阐述复杂概念时，总是能够用最简洁明了的语言将其解释清楚，避免了不必要的专业术语堆砌，降低了学习门槛。而且，书中在每一个关键概念讲解完毕后，都会给出清晰的定义和性质，这对于我们建立扎实的理论基础非常重要。我还注意到，书中对公式的推导过程都非常详尽，这对于我们理解公式的来龙去脉，掌握推导方法大有裨益，也为将来更深入的学习打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，第一感觉就是内容排版十分清晰，逻辑性很强。章节之间的过渡自然流畅，每一个概念的引入都循序渐进，即使是初学者也能比较容易地跟随作者的思路。图表的使用恰到好处，能够直观地帮助理解抽象的理论，而且图表的清晰度和标注也做得非常到位，没有含糊不清的地方。每个章节的结尾处，作者还精心设计了一些习题，这些习题的难度和类型都比较多样，既有巩固基础概念的，也有启发思考的，这对于我们巩固所学知识、提升解决问题的能力非常有帮助。我尤其喜欢那些需要综合运用多个概念才能解决的习题，它们能有效地锻炼我们的思维能力。

评分☆☆☆☆☆

帮同事买的，送货超快的，同事说服务很好！！

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正版

评分☆☆☆☆☆

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很好用，很给力，非常方便

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正版无误

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非常好

评分☆☆☆☆☆

教材。上课用的教材书

评分☆☆☆☆☆

挺好的 不错挺好的 不错

评分☆☆☆☆☆

纸张和排版都不错，内容也很好