信息論與編碼 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張文麗，魏瑞，陳正濤，井敏英 著，龍光利，侯寶生 編

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 數據壓縮
• 信道編碼
• 香農信息論
• 糾錯編碼
• 數字通信
• 信息處理
• 理論基礎

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302390107

版次：1

商品編碼：11662374

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 21世紀高等學校規劃教材·電子信息

開本：16開

齣版時間：2015-02-01

用紙：膠版紙

頁數：209

字數：337000

正文語種：中文

編輯推薦

　　在這本教材中試圖做到以下幾點：（1）充分重視啓發。將復雜的數學證明簡化為若乾小問題，變成若乾錦囊來啓發學生理解問題。通過極端的例子來啓發學生發現和理解問題。通過現實中經常用到的例子來啓發；（2）重視實用性，除瞭理論外，還對各種編碼的具體實現中的問題進行瞭分析，並且給齣瞭一些軟件實現的具體指導。避免教材內容過於學術化，而沒有考慮到學生今後在工作中的實際需求；（3）注重各知識點的條理性、銜接性、前後關係和因果關係。

內容簡介

　　本書係統地講述信息論與編碼的基礎理論，包含香農信息論的核心內容，全書共分7章，即緒論、信源與信息熵、信道與信道容量、信息率失真函數、信源編碼、信道編碼和加密編碼。
　　本書文字通俗易懂，注重基本理論和實現原理，與實際通信係統緊密聯係，內容由淺入深，盡量減少繁雜的公式推導和定理證明。為瞭幫助讀者掌握基本理論和分析方法，每章都列舉瞭一定數量的例題，章末附有小結和習題，並配有部分習題參考答案。
　　本書可作為高等學校通信工程、電子信息工程、電子信息科學技術等專業本科生教材，也可供通信工程技術人員和科研人員參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 信息論的基本概念
1.2 數字通信係統的模型
1.3 信息論與編碼發展簡史
1.4 信息論與編碼主要內容和應用
1.4.1 信息論與編碼研究的主要內容
1.4.2 目前信息論與編碼的主要研究成果
1.4.3 信息論與編碼的應用
1.5 小結
習題
第2章 信源與信息熵
2.1 信源的數學模型及分類
2.2 離散信源熵和互信息
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 信息熵的性質
2.3.1 熵的性質
2.3.2 平均互信息量的性質
2.4 離散序列信源熵
2.4.1 離散無記憶擴展信源
2.4.2 離散平穩信源的熵
2.4.3 馬爾可夫的信源
2.5 連續信源熵和互信息
2.5.1 連續單個符號信源熵
2.5.2 幾種特殊連續信源熵
2.5.3 連續信源熵的性質
2.5.4 最大熵和熵功率
2.6 冗餘度
2.7 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 信道的定義及分類
3.1.2 信道參數
3.1.3 信道容量的定義
3.2 離散信道及其容量
3.2.1 無乾擾離散信道
3.2.2 對稱離散信道的信道容量
3.2.3 一般離散信道的容量
3.3 離散序列信道及容量
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 加性高斯白噪聲波形信道
3.5 信源與信道的匹配
3.6 小結
習題
第4章 信息率失真函數
4.1 基本概念
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）
4.2 信息率失真函數的性質
4.3 離散信源的信息率失真函數
4.4 連續信源的信息率失真函數
4.5 小結
習題
第5章 信源編碼
5.1 信源編碼的基本概念
5.1.1 分組碼的定義
5.1.2 分組碼的屬性
5.1.3 碼樹
5.1.4 剋勞夫特不等式
5.2 無失真信源編碼定理
5.2.1 定長編碼定理
5.2.2 變長編碼定理
5.3 無失真信源編碼方法
5.3.1 最佳變長編碼
5.3.2 遊程編碼
5.3.3 算術編碼
5.4 限失真信源編碼定理
5.5 限失真信源編碼方法
5.5.1 量化編碼
5.5.2 預測編碼
5.5.3 變換編碼
5.6 小結
習題
第6章 信道編碼
第7章 加密編碼
參考文獻

前言/序言

　　信息論與編碼是高等理工院校通信工程、電子信息工程、電子信息科學與技術等專業一門重要的專業基礎課。為瞭提高學生綜閤運用本課程所學知識的能力，全麵掌握信息論與編碼的基本概念、基本理論和實現原理，本書在內容上注重講解基本概念，注重技術實用性和新穎性，概念準確，文字描述簡潔明瞭。在各章中，對重點內容都結閤例子予以說明，並進行總結和歸納，以利於學生對信息論與編碼中最重要、最關鍵的內容能深入理解、掌握和應用，為進一步加深學習和深入研究打下堅實基礎。
　　本書內容豐富，由淺入深，分析嚴謹，注重理論聯係實際。為瞭幫助讀者掌握基本理論和分析方法，每章都列舉瞭一定數量的例題，每章後還附有習題，便於讀者掌握主乾內容。
　　全書共分7章。第1章為緒論，介紹信息論的基本概念、數字通信係統的模型、信息論與編碼發展簡史及信息論與編碼主要內容和應用。
　　第2章為信源與信息熵，概述信源的數學模型及分類、離散信源熵和互信息、信息熵的性質，離散序列信源熵、連續信源熵和互信息以及冗餘度。
　　第3章為信道與信道容量，概述信道的基本概念、離散信道及其容量、離散序列信道及容量、連續信道及其容量以及信源與信道的匹配。
　　第4章為信息率失真函數，討論信息率失真函數的基本概念和性質、離散信源的信息率失真函數及連續信源的信息率失真函數。
　　第5章為信源編碼，概述信源編碼的基本概念、無失真信源編碼定理、無失真信源編碼方法、限失真信源編碼定理及限失真信源編碼方法。
　　第6章為信道編碼，討論糾錯編碼的基本思想、有噪信道編碼、綫性分組碼、循環碼、捲積碼、交織碼和TCM碼。
　　第7章為加密編碼，討論加密編碼的基礎知識、數據加密標準DES、國際數據加密算法（IDEA）、公開密鑰加密算法、通信網絡中的加密、信息安全和確認技術。
　　書末附有部分習題參考答案，便於讀者查閱。
　　本書由龍光利主持編寫，並編寫其中第1和第3章，魏瑞編寫第2章，陳正濤編寫第4章，井敏英編寫第5章，侯寶生編寫第6章，張文麗編寫第7章。全書由龍光利統稿。本書在編寫過程中還得到瞭陝西理工學院教材建設經費資助和其他同事的幫助，在此一並錶示感謝！
　　鑒於作者水平有限，書中難免存在錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指正。
　　編者
　　2014年11月

編碼的藝術：從神秘符號到數字世界的基石 在浩瀚的知識海洋中，有一門學科，它以嚴謹的邏輯和抽象的符號，構建瞭我們理解信息傳遞、數據存儲乃至現代通信係統的理論框架。它並非描繪跌宕起伏的故事情節，也非抒發個人情感的詩篇，而是深入挖掘信息本質，探尋其最精煉、最可靠的錶達方式，它就是“編碼”。 “編碼”這一概念，其魅力在於它將原本模糊、冗餘的信息，通過巧妙的設計，轉化為更緊湊、更易於傳輸和存儲的形式。想象一下，在遠古時代，人們用烽火、鼓聲傳遞信息，每一次傳遞都可能因為環境的乾擾而失真，信息的內容也可能因為描述的詳盡而變得效率低下。編碼的齣現，便如同為這些原始的溝通方式注入瞭智慧的光芒。它賦予瞭信息一種“結構”，一種“規範”，讓信息能夠在嘈雜的環境中“生存”下來，並以最少的代價抵達目的地。 本書並非是一部敘事文學作品，它所探討的是信息在不同媒介之間轉換時所遵循的普遍規律，以及如何通過數學和邏輯的手段，優化這一過程。我們的旅程，將從信息的最基本單元——“比特”——開始。比特，這個二進製的忠實信使，承載著信息最純粹的形態。然而，比特的傳遞並非一帆風順，噪聲、乾擾，無時無刻不在挑戰著信息的完整性。因此，我們必須學會如何“編碼”，如何在這個比特流中注入“冗餘”，但這種冗餘並非多餘，而是抵抗乾擾的“盾牌”。 我們將會深入研究不同類型的編碼技術。例如，綫性編碼，它以其簡潔的數學結構，成為瞭現代編碼理論的基石。在學習綫性編碼的過程中，您將接觸到嚮量空間、矩陣運算等數學工具，理解如何通過生成矩陣和校驗矩陣，構建齣能夠檢測和糾正錯誤的編碼。這不僅僅是理論上的推演，更是在實際應用中，如何讓您的數據在網絡傳輸中，即便丟失個彆比特，也能被準確地恢復。您會瞭解到，糾錯碼並非“魔法”，而是基於概率和統計的精確計算。 我們將細緻地剖析循環冗餘校驗（CRC）。CRC是一種廣泛應用於數據通信和存儲設備中的錯誤檢測碼，它以多項式運算為基礎，能夠高效地檢測齣數據傳輸中的隨機錯誤和突發錯誤。從硬盤驅動器到以太網卡，CRC無處不在，默默守護著我們數據的完整性。本書將帶領您理解CRC的工作原理，如何選擇閤適的生成多項式，以及其在實際應用中的優勢。 接下來，我們將目光投嚮捲積碼。捲積碼是一種在時域上對輸入比特進行捲積運算的編碼方法，它能夠提供強大的糾錯能力，並且在解譯時可以使用高效的維特比算法。您將瞭解到，捲積碼如何通過其“狀態”和“輸齣”的關係，將信息轉化為具有復雜結構的編碼序列，使其在信號微弱的環境下也能保持較高的解碼成功率。這種編碼方式在衛星通信、移動通信等領域有著不可替代的應用。 除瞭這些基礎且重要的編碼技術，本書還將觸及更高級的編碼概念。例如，分組碼，它將信息比特分成固定大小的組，並為每一組添加校驗比特。您會瞭解到，如何從零開始設計一個滿足特定性能要求的分組碼，以及不同的分組碼（如漢明碼、BCH碼、裏德-所羅門碼）在各自的應用場景中扮演的角色。裏德-所羅門碼，更是因其在CD、DVD、二維碼等領域的廣泛應用而聞名，它能夠在存在大量突發錯誤的情況下，依然保持卓越的糾錯能力。 當然，編碼的世界遠不止於此。本書還將涉及信道編碼和源編碼的深入探討。信道編碼，顧名思義，是為瞭讓信息在傳輸信道中能夠更可靠地傳遞，我們前麵所介紹的糾錯碼就屬於信道編碼的範疇。而源編碼，則更加關注如何高效地錶示信息本身，減少冗餘，提高傳輸速率。您將接觸到熵的概念，理解信息的“不確定性”如何決定瞭其理論上的最小錶示長度。霍夫曼編碼、算術編碼等源編碼技術，將幫助您理解如何根據信息的統計特性，為不同的符號分配不同長度的碼字，實現數據壓縮的奇跡。 本書並非僅僅羅列公式和算法，更重要的是引導讀者理解這些編碼背後的思想和原理。我們將通過清晰的數學推導，輔以直觀的圖示和生動的例子，將抽象的概念具體化。例如，在講解維特比算法時，您將看到它是如何如同“偵探”一般，在錯綜復雜的路徑中，尋找最有可能的原始信息。在探討信息熵時，您將體會到，信息量並非是隨機的，而是與事件發生的概率緊密相連。 總而言之，本書是一扇通往信息世界核心的門。它揭示瞭信息在數字時代得以可靠、高效傳播的秘密。無論您是對通信工程、計算機科學、數據科學，還是僅僅對信息的奧秘充滿好奇，本書都將為您提供一個堅實的理論基礎和深刻的理解。您將不再僅僅是信息的“使用者”，而是能夠理解其“創造”與“守護”的智慧，並有可能在未來的技術創新中，扮演更重要的角色。編碼的藝術，從最基礎的比特開始，編織齣連接世界的數字脈絡，而本書，正是您探索這一切的嚮導。

評分☆☆☆☆☆

這本書，更像是一次智力探險的邀請函，它打開瞭一扇通往信息世界的奇妙大門。我常常在閱讀過程中，腦海中會不自覺地浮現齣各種場景：從電子郵件的發送，到衛星通信的信號，再到 DNA 的遺傳密碼，似乎萬事萬物都可以用書中介紹的各種編碼和解碼原理來解釋。特彆是關於糾錯碼的部分，簡直是工業界的福音。我一直對數據在傳輸過程中可能齣現的錯誤感到好奇，比如我們發送一條短信，中間會不會齣現亂碼？這本書就詳細地解答瞭這個問題，並且告訴你，通過精妙的編碼設計，我們不僅可以檢測到錯誤，甚至還能將其糾正過來。那種智能化的錯誤處理機製，讓我不禁感嘆人類智慧的結晶。作者在講解這些編碼時，並沒有止步於枯燥的公式推導，而是結閤瞭大量的圖示和實際應用案例，比如在 CD 播放器、DVD 存儲以及無綫通信中的具體實現。這些生動的例子，讓我覺得那些復雜的數學模型不再是高高在上的理論，而是觸手可及的現實技術。每一次讀完一個關於編碼效率的章節，都會讓我對信息傳輸的可靠性和經濟性産生更深的理解，也更加敬畏那些在背後默默工作的工程師和科學傢。

評分☆☆☆☆☆

初次接觸這本書，我內心是帶著一絲忐忑的，因為“信息論”和“編碼”這兩個詞匯本身就自帶一種技術密集型學科的標簽，總讓人覺得難以親近。然而，這本書卻用一種意想不到的溫和方式，帶領我逐漸走近瞭這個領域。它沒有一開始就拋齣大量令人望而生畏的數學符號，而是從信息是如何被度量的開始，用非常通俗易懂的語言解釋瞭“比特”這個基本單位的意義。我特彆喜歡書中對於“熵”概念的闡述，它並沒有直接給齣一個冷冰冰的數學公式，而是通過一些生動的比喻，比如天氣預報的不確定性，或者一副撲剋牌隨機洗牌後的信息量，來幫助讀者建立直觀的認識。這種方式讓我不再害怕那些復雜的理論，反而對其充滿瞭好奇。隨著閱讀的深入，書中開始介紹各種不同的編碼方式，從簡單的霍夫曼編碼，到更復雜的綫性分組碼和捲積碼，每一種都像是解決特定問題的“鑰匙”。作者在講解這些編碼的原理時，總是會先解釋它要解決的問題，然後纔提齣相應的解決方案，並詳細闡述其背後的邏輯。這種“問題-解決方案”的模式，讓我的學習過程更加有條理，也更容易將理論知識與實際應用聯係起來。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我斷斷續續地啃瞭好幾個月，期間夾雜著無數次的“我怎麼就看不懂”和“原來如此”的瞬間。老實說，一開始翻開它，腦袋裏就如同塞滿瞭各種雜亂無章的代碼和符號，仿佛置身於一個信息洪流的迷宮。作者的敘述方式，有時候像是位循循善誘的導師，一步步引導你穿過理論的叢林，細緻地講解每一個概念的來龍去脈，比如那些關於熵的定義，最初看的時候覺得抽象得厲害，但隨著例子的深入，尤其是聯係到日常生活中的信息量，那種豁然開朗的感覺，就像是撥雲見日，突然明白瞭信息不總是均等的，而隱藏在其中的隨機性，又是如此迷人。我尤其喜歡作者在引入某些關鍵定理時，會先從一個直觀的現象說起，比如為什麼壓縮文件會有效，為什麼信號在傳輸過程中會失真，然後纔引齣背後的數學原理。這種由淺入深的講解，確實大大降低瞭理解門檻。有時候，我會一遍又一遍地反復閱讀某個章節，不是因為寫得晦澀，而是因為裏麵蘊含的思想太深刻，需要時間去消化和品味。書中提到的香農的偉大貢獻，讓我對信息傳輸的可能性和極限有瞭全新的認識，那種對信息本質的探索，不僅僅是數學遊戲，更是對人類溝通和知識傳播的深刻洞察。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書，對我來說，更像是在進行一場思維的重塑。它讓我開始用一種全新的視角去審視我們生活中無處不在的信息。我以前從未想過，我們每天接收和發送的那麼多信息，背後竟然有著如此嚴謹的數學理論作為支撐。書中所描繪的關於信息傳輸的極限，以及如何盡可能地高效、可靠地傳遞信息，讓我對通信技術的進步感到無比驚嘆。特彆是在討論信道容量時，作者用形象的比喻解釋瞭信道就像一個“水管”，它的大小決定瞭信息傳輸的上限，而編碼和解碼的過程，則是在努力讓信息“通過”這個水管，並且盡量減少“漏損”。我尤其對書中關於信源編碼和信道編碼的區分印象深刻。信源編碼是為瞭壓縮信息，減少冗餘，而信道編碼則是在信息中加入“冗餘”，以抵抗乾擾。這種看似矛盾，實則相輔相成的策略，體現瞭信息科學的精妙之處。每一次閱讀，都仿佛是在為我的大腦進行一次“信息升級”，讓我對世界的理解更加深入和全麵。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能夠係統性地介紹信息科學基礎的書籍，而這本書，恰好滿足瞭我的需求。它不僅僅是一本教科書，更像是一本引人入勝的科普讀物，將那些看似高深的理論，用一種相對易於理解的方式呈現齣來。作者在講解過程中，非常注重理論與實踐的結閤，通過大量的圖錶和實例，將抽象的概念變得具象化。我記得在讀到關於“碼率”和“復雜度”的章節時，書中通過對比不同編碼方案在壓縮文件大小和解碼速度上的差異，讓我對如何平衡這兩者有瞭更直觀的認識。這種實際的權衡，在現實世界的應用中至關重要。同時，書中對信息安全的一些初步探討，也激發瞭我進一步學習的興趣。雖然這本書主要側重於信息論和編碼的基本原理，但它所蘊含的思想，無疑為更深入的加密、解密等領域打下瞭堅實的基礎。每一次閤上書頁，我都會感到受益匪淺，也對信息科學這個充滿魅力的領域，有瞭更深的嚮往。