信息论与编码 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

张文丽，魏瑞，陈正涛，井敏英 著，龙光利，侯宝生 编

图书标签:

• 信息论
• 编码学
• 通信原理
• 数据压缩
• 信道编码
• 香农信息论
• 纠错编码
• 数字通信
• 信息处理
• 理论基础

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302390107

版次：1

商品编码：11662374

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 21世纪高等学校规划教材·电子信息

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：209

字数：337000

正文语种：中文

编辑推荐

　　在这本教材中试图做到以下几点：（1）充分重视启发。将复杂的数学证明简化为若干小问题，变成若干锦囊来启发学生理解问题。通过极端的例子来启发学生发现和理解问题。通过现实中经常用到的例子来启发；（2）重视实用性，除了理论外，还对各种编码的具体实现中的问题进行了分析，并且给出了一些软件实现的具体指导。避免教材内容过于学术化，而没有考虑到学生今后在工作中的实际需求；（3）注重各知识点的条理性、衔接性、前后关系和因果关系。

内容简介

　　本书系统地讲述信息论与编码的基础理论，包含香农信息论的核心内容，全书共分7章，即绪论、信源与信息熵、信道与信道容量、信息率失真函数、信源编码、信道编码和加密编码。
　　本书文字通俗易懂，注重基本理论和实现原理，与实际通信系统紧密联系，内容由浅入深，尽量减少繁杂的公式推导和定理证明。为了帮助读者掌握基本理论和分析方法，每章都列举了一定数量的例题，章末附有小结和习题，并配有部分习题参考答案。
　　本书可作为高等学校通信工程、电子信息工程、电子信息科学技术等专业本科生教材，也可供通信工程技术人员和科研人员参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1.1 信息论的基本概念
1.2 数字通信系统的模型
1.3 信息论与编码发展简史
1.4 信息论与编码主要内容和应用
1.4.1 信息论与编码研究的主要内容
1.4.2 目前信息论与编码的主要研究成果
1.4.3 信息论与编码的应用
1.5 小结
习题
第2章 信源与信息熵
2.1 信源的数学模型及分类
2.2 离散信源熵和互信息
2.2.1 自信息量
2.2.2 信息熵
2.2.3 互信息
2.2.4 平均互信息
2.3 信息熵的性质
2.3.1 熵的性质
2.3.2 平均互信息量的性质
2.4 离散序列信源熵
2.4.1 离散无记忆扩展信源
2.4.2 离散平稳信源的熵
2.4.3 马尔可夫的信源
2.5 连续信源熵和互信息
2.5.1 连续单个符号信源熵
2.5.2 几种特殊连续信源熵
2.5.3 连续信源熵的性质
2.5.4 最大熵和熵功率
2.6 冗余度
2.7 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 信道的定义及分类
3.1.2 信道参数
3.1.3 信道容量的定义
3.2 离散信道及其容量
3.2.1 无干扰离散信道
3.2.2 对称离散信道的信道容量
3.2.3 一般离散信道的容量
3.3 离散序列信道及容量
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 加性高斯白噪声波形信道
3.5 信源与信道的匹配
3.6 小结
习题
第4章 信息率失真函数
4.1 基本概念
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）
4.2 信息率失真函数的性质
4.3 离散信源的信息率失真函数
4.4 连续信源的信息率失真函数
4.5 小结
习题
第5章 信源编码
5.1 信源编码的基本概念
5.1.1 分组码的定义
5.1.2 分组码的属性
5.1.3 码树
5.1.4 克劳夫特不等式
5.2 无失真信源编码定理
5.2.1 定长编码定理
5.2.2 变长编码定理
5.3 无失真信源编码方法
5.3.1 最佳变长编码
5.3.2 游程编码
5.3.3 算术编码
5.4 限失真信源编码定理
5.5 限失真信源编码方法
5.5.1 量化编码
5.5.2 预测编码
5.5.3 变换编码
5.6 小结
习题
第6章 信道编码
第7章 加密编码
参考文献

前言/序言

　　信息论与编码是高等理工院校通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术等专业一门重要的专业基础课。为了提高学生综合运用本课程所学知识的能力，全面掌握信息论与编码的基本概念、基本理论和实现原理，本书在内容上注重讲解基本概念，注重技术实用性和新颖性，概念准确，文字描述简洁明了。在各章中，对重点内容都结合例子予以说明，并进行总结和归纳，以利于学生对信息论与编码中最重要、最关键的内容能深入理解、掌握和应用，为进一步加深学习和深入研究打下坚实基础。
　　本书内容丰富，由浅入深，分析严谨，注重理论联系实际。为了帮助读者掌握基本理论和分析方法，每章都列举了一定数量的例题，每章后还附有习题，便于读者掌握主干内容。
　　全书共分7章。第1章为绪论，介绍信息论的基本概念、数字通信系统的模型、信息论与编码发展简史及信息论与编码主要内容和应用。
　　第2章为信源与信息熵，概述信源的数学模型及分类、离散信源熵和互信息、信息熵的性质，离散序列信源熵、连续信源熵和互信息以及冗余度。
　　第3章为信道与信道容量，概述信道的基本概念、离散信道及其容量、离散序列信道及容量、连续信道及其容量以及信源与信道的匹配。
　　第4章为信息率失真函数，讨论信息率失真函数的基本概念和性质、离散信源的信息率失真函数及连续信源的信息率失真函数。
　　第5章为信源编码，概述信源编码的基本概念、无失真信源编码定理、无失真信源编码方法、限失真信源编码定理及限失真信源编码方法。
　　第6章为信道编码，讨论纠错编码的基本思想、有噪信道编码、线性分组码、循环码、卷积码、交织码和TCM码。
　　第7章为加密编码，讨论加密编码的基础知识、数据加密标准DES、国际数据加密算法（IDEA）、公开密钥加密算法、通信网络中的加密、信息安全和确认技术。
　　书末附有部分习题参考答案，便于读者查阅。
　　本书由龙光利主持编写，并编写其中第1和第3章，魏瑞编写第2章，陈正涛编写第4章，井敏英编写第5章，侯宝生编写第6章，张文丽编写第7章。全书由龙光利统稿。本书在编写过程中还得到了陕西理工学院教材建设经费资助和其他同事的帮助，在此一并表示感谢！
　　鉴于作者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请读者批评指正。
　　编者
　　2014年11月

编码的艺术：从神秘符号到数字世界的基石 在浩瀚的知识海洋中，有一门学科，它以严谨的逻辑和抽象的符号，构建了我们理解信息传递、数据存储乃至现代通信系统的理论框架。它并非描绘跌宕起伏的故事情节，也非抒发个人情感的诗篇，而是深入挖掘信息本质，探寻其最精炼、最可靠的表达方式，它就是“编码”。 “编码”这一概念，其魅力在于它将原本模糊、冗余的信息，通过巧妙的设计，转化为更紧凑、更易于传输和存储的形式。想象一下，在远古时代，人们用烽火、鼓声传递信息，每一次传递都可能因为环境的干扰而失真，信息的内容也可能因为描述的详尽而变得效率低下。编码的出现，便如同为这些原始的沟通方式注入了智慧的光芒。它赋予了信息一种“结构”，一种“规范”，让信息能够在嘈杂的环境中“生存”下来，并以最少的代价抵达目的地。 本书并非是一部叙事文学作品，它所探讨的是信息在不同媒介之间转换时所遵循的普遍规律，以及如何通过数学和逻辑的手段，优化这一过程。我们的旅程，将从信息的最基本单元——“比特”——开始。比特，这个二进制的忠实信使，承载着信息最纯粹的形态。然而，比特的传递并非一帆风顺，噪声、干扰，无时无刻不在挑战着信息的完整性。因此，我们必须学会如何“编码”，如何在这个比特流中注入“冗余”，但这种冗余并非多余，而是抵抗干扰的“盾牌”。 我们将会深入研究不同类型的编码技术。例如，线性编码，它以其简洁的数学结构，成为了现代编码理论的基石。在学习线性编码的过程中，您将接触到向量空间、矩阵运算等数学工具，理解如何通过生成矩阵和校验矩阵，构建出能够检测和纠正错误的编码。这不仅仅是理论上的推演，更是在实际应用中，如何让您的数据在网络传输中，即便丢失个别比特，也能被准确地恢复。您会了解到，纠错码并非“魔法”，而是基于概率和统计的精确计算。 我们将细致地剖析循环冗余校验（CRC）。CRC是一种广泛应用于数据通信和存储设备中的错误检测码，它以多项式运算为基础，能够高效地检测出数据传输中的随机错误和突发错误。从硬盘驱动器到以太网卡，CRC无处不在，默默守护着我们数据的完整性。本书将带领您理解CRC的工作原理，如何选择合适的生成多项式，以及其在实际应用中的优势。 接下来，我们将目光投向卷积码。卷积码是一种在时域上对输入比特进行卷积运算的编码方法，它能够提供强大的纠错能力，并且在解译时可以使用高效的维特比算法。您将了解到，卷积码如何通过其“状态”和“输出”的关系，将信息转化为具有复杂结构的编码序列，使其在信号微弱的环境下也能保持较高的解码成功率。这种编码方式在卫星通信、移动通信等领域有着不可替代的应用。 除了这些基础且重要的编码技术，本书还将触及更高级的编码概念。例如，分组码，它将信息比特分成固定大小的组，并为每一组添加校验比特。您会了解到，如何从零开始设计一个满足特定性能要求的分组码，以及不同的分组码（如汉明码、BCH码、里德-所罗门码）在各自的应用场景中扮演的角色。里德-所罗门码，更是因其在CD、DVD、二维码等领域的广泛应用而闻名，它能够在存在大量突发错误的情况下，依然保持卓越的纠错能力。 当然，编码的世界远不止于此。本书还将涉及信道编码和源编码的深入探讨。信道编码，顾名思义，是为了让信息在传输信道中能够更可靠地传递，我们前面所介绍的纠错码就属于信道编码的范畴。而源编码，则更加关注如何高效地表示信息本身，减少冗余，提高传输速率。您将接触到熵的概念，理解信息的“不确定性”如何决定了其理论上的最小表示长度。霍夫曼编码、算术编码等源编码技术，将帮助您理解如何根据信息的统计特性，为不同的符号分配不同长度的码字，实现数据压缩的奇迹。 本书并非仅仅罗列公式和算法，更重要的是引导读者理解这些编码背后的思想和原理。我们将通过清晰的数学推导，辅以直观的图示和生动的例子，将抽象的概念具体化。例如，在讲解维特比算法时，您将看到它是如何如同“侦探”一般，在错综复杂的路径中，寻找最有可能的原始信息。在探讨信息熵时，您将体会到，信息量并非是随机的，而是与事件发生的概率紧密相连。 总而言之，本书是一扇通往信息世界核心的门。它揭示了信息在数字时代得以可靠、高效传播的秘密。无论您是对通信工程、计算机科学、数据科学，还是仅仅对信息的奥秘充满好奇，本书都将为您提供一个坚实的理论基础和深刻的理解。您将不再仅仅是信息的“使用者”，而是能够理解其“创造”与“守护”的智慧，并有可能在未来的技术创新中，扮演更重要的角色。编码的艺术，从最基础的比特开始，编织出连接世界的数字脉络，而本书，正是您探索这一切的向导。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我断断续续地啃了好几个月，期间夹杂着无数次的“我怎么就看不懂”和“原来如此”的瞬间。老实说，一开始翻开它，脑袋里就如同塞满了各种杂乱无章的代码和符号，仿佛置身于一个信息洪流的迷宫。作者的叙述方式，有时候像是位循循善诱的导师，一步步引导你穿过理论的丛林，细致地讲解每一个概念的来龙去脉，比如那些关于熵的定义，最初看的时候觉得抽象得厉害，但随着例子的深入，尤其是联系到日常生活中的信息量，那种豁然开朗的感觉，就像是拨云见日，突然明白了信息不总是均等的，而隐藏在其中的随机性，又是如此迷人。我尤其喜欢作者在引入某些关键定理时，会先从一个直观的现象说起，比如为什么压缩文件会有效，为什么信号在传输过程中会失真，然后才引出背后的数学原理。这种由浅入深的讲解，确实大大降低了理解门槛。有时候，我会一遍又一遍地反复阅读某个章节，不是因为写得晦涩，而是因为里面蕴含的思想太深刻，需要时间去消化和品味。书中提到的香农的伟大贡献，让我对信息传输的可能性和极限有了全新的认识，那种对信息本质的探索，不仅仅是数学游戏，更是对人类沟通和知识传播的深刻洞察。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性地介绍信息科学基础的书籍，而这本书，恰好满足了我的需求。它不仅仅是一本教科书，更像是一本引人入胜的科普读物，将那些看似高深的理论，用一种相对易于理解的方式呈现出来。作者在讲解过程中，非常注重理论与实践的结合，通过大量的图表和实例，将抽象的概念变得具象化。我记得在读到关于“码率”和“复杂度”的章节时，书中通过对比不同编码方案在压缩文件大小和解码速度上的差异，让我对如何平衡这两者有了更直观的认识。这种实际的权衡，在现实世界的应用中至关重要。同时，书中对信息安全的一些初步探讨，也激发了我进一步学习的兴趣。虽然这本书主要侧重于信息论和编码的基本原理，但它所蕴含的思想，无疑为更深入的加密、解密等领域打下了坚实的基础。每一次合上书页，我都会感到受益匪浅，也对信息科学这个充满魅力的领域，有了更深的向往。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这本书，我内心是带着一丝忐忑的，因为“信息论”和“编码”这两个词汇本身就自带一种技术密集型学科的标签，总让人觉得难以亲近。然而，这本书却用一种意想不到的温和方式，带领我逐渐走近了这个领域。它没有一开始就抛出大量令人望而生畏的数学符号，而是从信息是如何被度量的开始，用非常通俗易懂的语言解释了“比特”这个基本单位的意义。我特别喜欢书中对于“熵”概念的阐述，它并没有直接给出一个冷冰冰的数学公式，而是通过一些生动的比喻，比如天气预报的不确定性，或者一副扑克牌随机洗牌后的信息量，来帮助读者建立直观的认识。这种方式让我不再害怕那些复杂的理论，反而对其充满了好奇。随着阅读的深入，书中开始介绍各种不同的编码方式，从简单的霍夫曼编码，到更复杂的线性分组码和卷积码，每一种都像是解决特定问题的“钥匙”。作者在讲解这些编码的原理时，总是会先解释它要解决的问题，然后才提出相应的解决方案，并详细阐述其背后的逻辑。这种“问题-解决方案”的模式，让我的学习过程更加有条理，也更容易将理论知识与实际应用联系起来。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书，对我来说，更像是在进行一场思维的重塑。它让我开始用一种全新的视角去审视我们生活中无处不在的信息。我以前从未想过，我们每天接收和发送的那么多信息，背后竟然有着如此严谨的数学理论作为支撑。书中所描绘的关于信息传输的极限，以及如何尽可能地高效、可靠地传递信息，让我对通信技术的进步感到无比惊叹。特别是在讨论信道容量时，作者用形象的比喻解释了信道就像一个“水管”，它的大小决定了信息传输的上限，而编码和解码的过程，则是在努力让信息“通过”这个水管，并且尽量减少“漏损”。我尤其对书中关于信源编码和信道编码的区分印象深刻。信源编码是为了压缩信息，减少冗余，而信道编码则是在信息中加入“冗余”，以抵抗干扰。这种看似矛盾，实则相辅相成的策略，体现了信息科学的精妙之处。每一次阅读，都仿佛是在为我的大脑进行一次“信息升级”，让我对世界的理解更加深入和全面。

评分☆☆☆☆☆

这本书，更像是一次智力探险的邀请函，它打开了一扇通往信息世界的奇妙大门。我常常在阅读过程中，脑海中会不自觉地浮现出各种场景：从电子邮件的发送，到卫星通信的信号，再到 DNA 的遗传密码，似乎万事万物都可以用书中介绍的各种编码和解码原理来解释。特别是关于纠错码的部分，简直是工业界的福音。我一直对数据在传输过程中可能出现的错误感到好奇，比如我们发送一条短信，中间会不会出现乱码？这本书就详细地解答了这个问题，并且告诉你，通过精妙的编码设计，我们不仅可以检测到错误，甚至还能将其纠正过来。那种智能化的错误处理机制，让我不禁感叹人类智慧的结晶。作者在讲解这些编码时，并没有止步于枯燥的公式推导，而是结合了大量的图示和实际应用案例，比如在 CD 播放器、DVD 存储以及无线通信中的具体实现。这些生动的例子，让我觉得那些复杂的数学模型不再是高高在上的理论，而是触手可及的现实技术。每一次读完一个关于编码效率的章节，都会让我对信息传输的可靠性和经济性产生更深的理解，也更加敬畏那些在背后默默工作的工程师和科学家。