編碼理論（第三版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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田麗華 著

圖書標籤:

• 編碼理論
• 糾錯碼
• 信息論
• 通信
• 密碼學
• 數學
• 算法
• 第三版
• 高等教育
• 計算機科學

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560640815

版次：3

商品編碼：12128344

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　《編碼理論（第三版）》係統地介紹瞭信源壓縮編碼、信道糾錯編碼、密碼編碼及組閤編碼等的基本原理及應用，同時簡單介紹瞭學習本書所需的信息理論、數論及近代代數的相關知識。主要內容有信息傳輸係統研究的對象、目的和內容，信源及其信息度量，信道及其信道容量，信源壓縮編碼原理及編碼方法，信道糾錯編碼的基本原理和編碼方法，密碼編碼的基本原理和編碼方法，消息認證的相關知識，組閤編碼原理及編碼方法。

　　本書敘述通俗易懂，內容由淺入深、循序漸進，重點突齣，對物理概念和編碼的基本原理的闡述清晰明瞭，實用性強，可作為電子信息類、信息工程類、計算機類等專業本科生和研究生的教材或參考書，也可供相關專業的科技人員參考。

前言/序言

　　編碼理論既是一門工程科學，又是一門應用科學，同時又是一門不斷發展的學科。信源壓縮編碼、信道糾錯編碼及密碼編碼是信息編碼的三大核心內容。本書試圖用有限的篇幅將信源壓縮編碼、信道糾錯編碼、密碼編碼以及組閤編碼等所有重要基本原理及方法有機結閤起來，使之具有知識性、可研究性、實用性、先進性、綜閤性，使之結構嚴謹、閤理而係統，使之物理概念清晰、通俗易懂、由淺入深、循序漸進，使之具有較強的應用性。書中突齣瞭編碼理論在信息傳輸係統中的應用，有助於讀者瞭解理論産生的實際背景，從而有利於提高讀者解決實際問題的能力，提高工科學生的學習興趣。此外，本書的示例豐富，可方便讀者學習。

　　學習本書所要求的數學基礎知識是初等的，隻需具備概率論、隨機過程、綫性代數等知識即可。同時，本書對所要求的數學基礎中的數論、離散數學及近代代數中的初等知識，做瞭必要的介紹，供讀者學習時參考。

　　全書共16章，係統地介紹瞭信源的壓縮編碼、信道的糾錯編碼、密碼編碼學及組閤編碼等的基本原理及應用，同時簡單介紹瞭學習本書需要的數論及近代代數的相關知識。書中除瞭第10.5節的“秩距離碼”以外的內容都適閤於本科教學，其中第6章可以不講，供學習相關內容時參考。書中有些較深的內容，對本科生講授時，可作適當取捨，或隻講授基本內容，如BCH碼、Goppa碼、秩距離碼、AES算法、IDEA算法、EIGamal算法、橢圓麯綫加密算法、Turbo碼及TCM碼等。

　　本書是作者在多年教學經驗和實踐經驗的基礎上編寫而成的，其中，蔡東傑編寫瞭第12章、第14章和第15章的內容，田立軍編寫瞭第6章、第8章及第10章的內容，李金峰編寫瞭第11章、第13章及第16章的內容，其餘章節的內容均由田麗華編寫，書中的所有圖形均由蔡東傑設計並繪製。

　　近幾十年來，國內外有不少信息編碼方麵的優秀教科書和專著，本書的編寫得益於作者以前對於這些著作的學習。此外，在編寫過程中還參閱瞭許多文獻、資料，在此對這些著作的作者深錶謝意。

　　同時，感謝吉林大學提供的良好的教學及科研環境；感謝信息係的領導及同事提齣的寶貴意見及提供的幫助；感謝西安電子科技大學齣版社的信任與支持，以及工作人員的辛勤勞動；感謝教過的幾屆學生，他們的反饋為本書改進提供瞭很好的幫助；感謝我的傢人，沒有他們的支持與理解，本書是不可能完成的；感謝在本書編寫過程中所有給予過熱情幫助的前輩、同行及學生們：王新梅、康鍵、雲立實、楊曉萍、王國鴻、張巍、周文慧等。

　　限於作者的水平，書中不妥之處在所難免，歡迎讀者將發現的錯誤、遺漏以及其他的建議發至郵箱。

《編碼理論（第三版）》：一份關於信息之韌性的深邃探索 本書，並非一部關於編程語言或軟件開發的入門指南，而是對信息在傳輸與存儲過程中，如何對抗噪聲、保持完整性的數學理論的一次全麵而深入的梳理。它將帶領讀者走進一個充滿邏輯與結構的奇妙世界，在這個世界裏，信息不再是脆弱的信號，而是被賦予瞭強大的“編碼”之力，得以穿越乾擾，精確抵達目的地。《編碼理論（第三版）》，將以其嚴謹的學術視角和豐富的理論內涵，為您揭示這一領域的核心奧秘。 第一篇：基礎理論與模型 我們從編碼理論的基石齣發，首先建立起對信息編碼的數學模型。這裏，“信息”被抽象為一係列的符號或比特，而“編碼”則是一種規則，將這些原始信息轉化為一種新的、更具冗餘性的序列，稱為“碼字”。這種冗餘並非浪費，而是對抗“噪聲”的必要犧牲。噪聲，可以是物理傳輸中的信號衰減、乾擾，也可以是存儲介質的老化、損壞，它會隨機地改變碼字中的部分符號，導緻信息失真。 我們會詳細介紹幾種基本的編碼模型，例如綫性分組碼。在綫性分組碼中，編碼和解碼過程都遵循綫性代數的基本原理。一個信息塊被錶示為一個嚮量，然後通過一個生成矩陣進行綫性變換，得到一個固定長度的碼字。這種結構使得解碼過程可以用矩陣運算來高效完成，並且在數學上具有良好的分析工具。我們會深入探討生成矩陣、校驗矩陣的性質，以及它們與碼字的構成的關係。 接著，我們將引入糾錯碼的概念。糾錯碼的核心在於，它能夠在接收端檢測齣錯誤，甚至在可能的情況下，糾正這些錯誤。本書將詳細介紹糾錯碼的兩種基本能力：檢錯能力和糾錯能力。檢錯能力是指能夠判斷接收到的碼字是否發生錯誤；而糾錯能力則進一步，能夠根據接收到的錯誤碼字，推斷齣原始的、未發生錯誤的碼字。我們還會介紹衡量糾錯碼性能的關鍵指標，如最小漢明距離。漢明距離是衡量兩個等長字符串之間差異的度量，在綫性分組碼中，碼字之間的最小漢明距離決定瞭該碼字能夠檢測和糾正的最大錯誤數。 第二篇：經典編碼體製的解析 在奠定瞭理論基礎之後，本書將聚焦於一係列具有裏程碑意義的經典編碼體製，深入剖析它們的構造原理、性能特點以及適用場景。 漢明碼（Hamming Codes）：作為最簡單也最經典的糾錯碼之一，漢明碼在早期的數據通信和存儲係統中得到瞭廣泛應用。我們將從其構造齣發，詳細講解如何設計校驗位，以及如何利用校驗子來定位錯誤。漢明碼能夠糾正單個比特錯誤，對於處理低錯誤率的場景非常有效。 循環碼（Cyclic Codes）：這類碼字具有一個重要的代數性質：任何碼字進行循環移位後，仍然是該碼字的一部分。這種結構使得循環碼能夠利用多項式代數進行高效的編碼和解碼。本書將深入介紹生成多項式、校驗多項式等概念，並重點講解BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem codes）和裏德-所羅門碼（Reed-Solomon codes）。BCH碼是一類強大的多重糾錯碼，能夠糾正一定數量的隨機錯誤。裏德-所羅門碼則是一種非常成功的符號糾錯碼，尤其在處理突發錯誤方麵錶現齣色，廣泛應用於CD、DVD、條形碼等領域。我們將分析它們強大的糾錯能力，以及在不同噪聲模型下的錶現。 捲積碼（Convolutional Codes）：與分組碼一次處理固定長度的信息塊不同，捲積碼對信息流進行滑動窗口式的編碼，使得當前輸齣的碼字依賴於當前和過去的若乾信息比特。這種“記憶性”賦予瞭捲積碼在處理連續信息流時獨特的優勢。本書將詳細介紹捲積碼的編碼器結構、約束長度、編碼率等參數，並著重講解維特比算法（Viterbi Algorithm），這是目前最流行的用於解碼捲積碼的算法，它能夠找到最有可能的原始信息序列。 第三篇：現代編碼理論的發展與前沿 隨著信息技術的飛速發展，對更高糾錯性能和效率的需求日益迫切。本書將引導讀者進入現代編碼理論的殿堂，探索那些在更嚴苛的條件下依然能保持信息韌性的先進編碼技術。 低密度奇偶校驗碼（LDPC Codes）：LDPC碼是一類近乎達到香農極限的糾錯碼，因其強大的糾錯性能和並行解碼的潛力而備受矚目。本書將深入解析LDPC碼的稀疏校驗矩陣結構，介紹其常用的構造方法，如基於圖的構造。同時，我們會詳細闡述消息傳遞算法（Message-Passing Algorithms），例如和積算法（Sum-Product Algorithm），這是LDPC碼實現高效率解碼的關鍵。LDPC碼在5G通信、Wi-Fi、衛星通信等領域已經得到瞭廣泛應用。 Turbo碼（Turbo Codes）：Turbo碼是另一類具有革命性意義的糾錯碼，它通過迭代解碼的方式，實現瞭遠超傳統編碼體製的性能。本書將深入剖析Turbo碼的結構，即兩個或多個簡單編碼器通過僞隨機置亂器連接起來，並通過迭代式的解碼過程不斷逼近原始信息。我們將探討其解碼原理，以及如何在多次迭代中不斷提高解碼的準確性。Turbo碼在早期3G通信標準中發揮瞭重要作用。 極性碼（Polar Codes）：極性碼是最新一代的糾錯碼，由埃爾達爾·阿拉斯（E. Arıkan）於2009年提齣。它被證明是第一類能夠達到香農信道容量的編碼，並且具有結構簡單、易於實現等優點。本書將介紹極性碼的信道極化思想，以及如何利用這個特性構建編碼器和解碼器。極性碼已被選為5G通信的控製信道編碼，標誌著其在理論和應用上的重大突破。 第四篇：應用領域與未來展望 編碼理論並非僅僅是抽象的數學遊戲，它在現實世界中有著極其廣泛的應用。本書的最後一篇將帶領讀者領略編碼理論的實際魅力。 通信係統：從無綫通信、衛星通信到光縴通信，編碼理論是保證信息可靠傳輸的基石。我們將會看到，在各種復雜的通信環境中，不同的編碼技術如何協同工作，對抗信號衰減、乾擾和噪聲。 數據存儲：在硬盤、固態硬盤、藍光光盤等存儲介質中，編碼理論扮演著至關重要的角色，確保存儲的數據能夠長期保存，並且在讀取時能夠被準確恢復，即使介質齣現瞭微小的損壞。 糾錯編碼在其他領域的應用：除瞭通信和存儲，編碼理論的應用還延伸到瞭更廣泛的領域，例如二維碼（QR Codes）、冗餘校驗（Redundancy Checks）、抗竊聽通信（Information-Theoretic Security），甚至是生物信息學（Bioinformatics）中的序列比對等。 最後，本書將展望編碼理論的未來發展方嚮。隨著人工智能、機器學習的興起，以及量子計算的曙光，編碼理論將繼續在理論和應用上迎來新的挑戰與機遇。如何設計更智能、更高效的編碼器和解碼器，如何應對未來通信環境中更加復雜的噪聲模型，以及如何與新興技術相結閤，都將是值得深入探索的課題。 《編碼理論（第三版）》將以其嚴謹的數學推導、清晰的邏輯結構以及對經典與前沿技術的全麵覆蓋，成為任何對信息科學、通信工程、計算機科學以及相關領域感興趣的讀者不可或缺的參考書。它將為您打開一扇理解信息世界運行規律的大門，讓您深刻體會到，在看似微不足道的數字流背後，蘊藏著如此精妙的數學智慧，為我們的信息時代提供瞭堅不可摧的支撐。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在企業從事數據安全和隱私保護工作的工程師，而《編碼理論（第三版）》對我來說，其價值不僅僅在於理解信息如何被準確傳輸，更在於如何被安全地保護。《編碼理論》這個主題本身就與我的工作息息相關。我非常期待書中能夠深入探討信息安全領域的編碼技術，例如差錯控製編碼在抵抗惡意乾擾和數據篡改方麵的作用，以及信息論中的秘密共享（Secret Sharing）技術是如何實現對敏感信息的安全分割和訪問控製的。我也關注書中是否能涵蓋一些關於抗量子計算攻擊的編碼方案，畢竟，隨著量子計算的飛速發展，現有的加密體係麵臨著嚴峻的挑戰，而新的編碼理論可能會為我們提供解決方案。此外，我希望書中能結閤實際工程應用，提供一些關於如何根據不同的安全需求和計算資源，選擇和設計閤適的編碼策略的指導。例如，在物聯網設備、嵌入式係統等資源受限的環境中，如何實現高效且安全的編碼？我希望這本書能成為我解決實際工程問題、提升數據安全防護能力的有力武器，為我提供堅實的理論支撐和創新的技術思路。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對理論物理和信息科學交叉領域的研究者，我一直對編碼理論在更廣闊的科學視野中的地位感到好奇。《編碼理論（第三版）》的齣版，我期待它能為我打開一扇新的窗戶。我希望書中不僅僅停留在傳統的通信和存儲領域，而是能探討編碼理論在更抽象的科學模型中的應用。例如，在量子信息科學中，量子糾錯編碼是如何工作的？它與經典糾錯編碼在原理上有什麼異同？量子態的脆弱性如何通過編碼來保護？此外，我也對編碼理論在統計物理、機器學習，甚至在理論計算機科學中的一些深層聯係感興趣。例如，某些編碼理論的概念是否能夠為理解復雜係統的熵、信息流動，或是作為一種強大的模型構建工具？我期待書中能提供一些跨學科的視角，幫助我理解編碼理論作為一種普適的信息處理框架，是如何滲透到不同科學分支中的。如果書中能對一些尚未完全解決的理論問題進行探討，或者提齣一些新的研究方嚮，那將更是讓我激動不已，它將極大地激發我對編碼理論在更宏觀科學圖景中作用的思考。

評分☆☆☆☆☆

我是一名有一定編碼理論基礎的研究生，對於《編碼理論（第三版）》我有著非常具體和深入的期待。首先，我希望書中能夠對經典編碼，如 BCH 碼、RS 碼、捲積碼以及 LDPC 碼等，進行更係統、更深入的理論推導和分析。這包括對它們各自的譯碼算法進行詳細的講解，並討論不同算法的優缺點、復雜度以及在不同應用場景下的適用性。其次，我非常關注書中對於新生代編碼，例如極性碼（Polar Codes）的論述。作為近年來信息論領域的一大突破，我期望書中能夠對其理論基礎，尤其是香農極限的實現機製，以及其在糾錯能力和譯碼復雜度上的優勢進行詳盡的闡釋，並且最好能提供相關的仿真結果或實驗數據作為佐證。此外，我還希望書中能夠對網絡編碼（Network Coding）這一新興領域有所涉及，探索其在提高網絡吞吐量和魯棒性方麵的潛力。當然，一個好的教材不應止步於理論，我更希望書中能提供豐富的習題，涵蓋從基礎概念到復雜應用的各個層麵，並且最好包含一些具有挑戰性的開放性問題，鼓勵我們進行更深入的思考和探索，甚至啓發我們進一步的研究方嚮。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對前沿科技充滿興趣的愛好者，我一直關注著信息論和編碼理論的最新進展。《編碼理論（第三版）》的齣現，無疑為我提供瞭一個深入瞭解這個領域的絕佳機會。我尤其關注書中是否能夠涵蓋一些近些年來齣現的、具有革命性意義的編碼技術，比如像Polar碼這樣的新興代錶，以及它們相對於傳統編碼方式的優勢和潛在的應用前景。我希望作者能夠對這些新技術的原理進行詳盡的解析，並探討它們在5G通信、人工智能數據傳輸等前沿領域可能發揮的作用。同時，我也希望書中能夠提供一些案例分析，展示這些復雜的編碼技術是如何在實際係統中實現其理論性能的，這對於我理解理論與實踐之間的聯係至關重要。畢竟，脫離瞭實際應用的理論往往顯得有些空中樓閣。此外，我對編碼理論在安全領域的應用也頗感興趣，例如信息隱藏、抗竊聽等方麵的編碼技術，如果書中能有這方麵的探討，那將更能激發我的學習興趣，拓寬我的視野，讓我看到編碼理論不僅是關於信息傳輸的效率，更是關於信息安全的保障。

評分☆☆☆☆☆

這本《編碼理論（第三版）》在我手中沉甸甸的，光是翻閱目錄就讓人感受到它內容的廣博與深度。作為一名剛入門不久的學習者，我一直對信息傳遞的底層邏輯充滿好奇，而編碼理論無疑是解開這個謎團的金鑰匙。我特彆期待書中能夠詳細闡述各種編碼方式的原理，比如那些聽起來就頗具技術含量的糾錯碼，以及它們在實際應用中的地位，像是在衛星通信、數據存儲，甚至我們日常使用的網絡傳輸中，它們又是如何默默保障信息準確無誤的。我希望這本書能用清晰易懂的語言，從最基礎的概念講起，逐步引導讀者理解那些復雜的數學模型和算法。對於一些可能涉及高等數學的部分，我更傾嚮於看到作者能夠提供一些直觀的類比或者圖示，幫助我們這些非數學專業背景的人也能抓住核心思想。此外，如果書中能適當介紹一些編碼理論的曆史發展脈絡，以及那些奠基性的研究成果，那將是錦上添花，能讓我們更好地理解這項技術是如何一步步演進至今的。總的來說，我希望這本第三版能夠承載起我探索編碼世界的熱情，成為我學習路上的得力助手，幫助我建立起紮實而全麵的理論基礎。