信息論與編碼基礎(第2版) 9787121248061 電子工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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唐朝京，雷菁 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 信息與編碼
• 數字通信
• 信道編碼
• 數據壓縮
• 現代通信
• 電子工業齣版社
• 教材

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121248061

商品編碼：29589898258

包裝：平裝

齣版時間：2015-01-01

基本信息

書名：信息論與編碼基礎(第2版)

定價：36.00元

作者：唐朝京,雷菁

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2015-01-01

ISBN：9787121248061

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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工信部'十二五'規劃教材
　　麵嚮工程應用,工程創新型教材

內容提要

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本書以香農信息論為基礎，係統地介紹瞭通信係統中兩大編碼理論。重點闡述瞭香農信息論的基本理論、信源壓縮編碼及信道編碼的原理與具體方法，力圖將信息理論及編碼理論與實際應用緊密結閤。
全書共分8章，其中包括：信息的概念與測度，離散信源、離散信道，信源壓縮編碼基礎，信道編碼基本理論，綫性分組碼，常用糾錯碼及其應用及糾錯編碼新技術。
本書文字通俗，概念清晰，重點突齣，在內容上既有必要的數學分析，又強調物理概念的理解及直觀圖示。本書可作為通信工程及信息類專業的高年級本科生教材，也可作為其他專業學生及通信科技工作者的參考書。

目錄

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第1章 緒論
1.1 信息概念
1.1.1 信息的概念及其內涵
1.1.2 香農信息定義
1.2 信息論研究的基本問題和主要內容
1.2.1 信息論研究的基本問題
1.2.2 信息論研究的主要內容
1.3 信息理論的發展及其在通信係統中的作用
1.3.1 信息理論的形成及與其他學科的交叉發展
1.3.2 編碼技術的發展及其在通信係統中的作用
相關小知識——香農生平
第2章 離散信源
2.1 離散信源的信息熵
2.1.1 信源模型
2.1.2 自信息
2.1.3 信息熵
2.1.4 聯閤熵與條件熵
2.2 熵的基本性質
2.3 信源的剩餘度
本章小結
習題二
綜閤拓展題
相關小知識——熵的由來
第3章 離散信道
3.1 信道疑義度與平均互信息
3.1.1 信道模型
3.1.2 信道疑義度
3.1.3 平均互信息及其性質
3.2 信道容量
3.2.1 信道容量的定義
3.2.2 簡單離散信道的信道容量
3.2.3 對稱離散信道的信道容量
3.2.4 擴展信道與並聯信道的信道容量
3.2.5 香農公式
3.2.6 保密容量與物理層安全
3.3 有噪信道編碼定理
3.3.1 有噪信道編碼定理
3.3.2 編碼定理的指導意義
本章小結
習題三
綜閤拓展題
第4章 信源壓縮編碼基礎
4.1 無失真可變長信源編碼定理
4.1.1 信源編碼器
4.1.2 無失真可變長信源編碼定理
4.2 保真度準則下的信源編碼定理
4.2.1 失真度與信息率失真函數
4.2.2 保真度準則下的信源編碼定理
4.3 預測編碼
4.3.1 預測編碼的基本原理及預測模型
4.3.2 信源的綫性預測編碼
4.3.3 語音的綫性預測編碼
4.4 變換編碼
4.4.1 變換編碼的基本原理
4.4.2 典型的變換編碼方法
4.4.3 DCT壓縮的特徵
4.5 統計編碼
4.5.1 統計編碼的概念
4.5.2 統計編碼常用方法
4.5.3 MH編碼
4.6 壓縮編碼應用綜述
4.6.1 聲音壓縮標準
4.6.2 靜止圖像壓縮標準
4.6.3 視頻壓縮標準
本章小結
習題四
綜閤拓展題
相關小知識——霍夫曼生平
第5章 信道編碼基本原理
5.1 概述
5.1.1 數字通信係統模型
5.1.2 差錯控製係統分類
5.1.3 糾錯編碼分類
5.2 信道編碼的基本概念
5.2.1 信道編碼的一般方法
5.2.2 信道編碼的基本參數
5.2.3 大似然譯碼
5.3 常用檢錯碼
5.3.1 奇偶校驗碼
5.3.2 水平一緻校驗碼
5.3.3 水平垂直一緻校驗碼
5.3.4 群計數碼
5.3.5 等比碼
本章小結
習題五
綜閤拓展題
第6章 綫性分組碼
6.1 綫性分組碼的基本原理
6.1.1 基本概念
6.1.2 生成矩陣和一緻校驗矩陣
6.1.3 綫性分組碼的譯碼及糾錯能力
6.1.4 漢明碼簡介
6.2 循環碼的基本原理
6.2.1 基本概念
6.2.2 循環碼的編碼
6.2.3 循環碼的一般譯碼方法
6.2.4 循環漢明碼及其派生碼
本章小結
習題六
綜閤拓展題
相關小知識——漢明生平
第7章 常用糾錯碼及其應用
7.1 CRC碼的應用及性能
7.1.1 基本概念
7.1.2 CRC碼在數據鏈路協議中的應用
7.1.3 CRC碼在DECT標準中的應用
7.1.4 CRC碼在ATM中的應用
7.2 BCH碼及RS碼的應用及性能
7.2.1 基本概念
7.2.2 CCSDS TC協議中的BCH編碼
7.2.3 DVBH標準中的前嚮糾錯方案
7.2.4 RS碼在存儲係統中的應用
7.3 捲積碼的應用及性能
7.3.1 捲積碼的概念與描述方法
7.3.2 捲積碼在移動通信中的應用
7.3.3 級聯捲積編碼係統在NASA係統中的應用
7.3.4 寬帶無綫接入中的糾錯編碼
7.4 交織技術
7.4.1 基本概念
7.4.2 移動通信中的交織
7.4.3 CCSDS標準中的交織糾錯方案
7.5 編碼調製技術
7.5.1 TCM技術
7.5.2 BCM技術
7.5.3 BICMID技術
本章小結
習題七
綜閤拓展題
相關小知識——維特比簡介
第8章 糾錯編碼新技術
8.1 迭代譯碼及消息傳遞機製
8.1.1 迭代譯碼器的建模
8.1.2 迭代譯碼器消息傳遞機製
8.1.3 迭代譯碼器EXIT收斂性分析
8.2 Turbo 碼
8.2.1 MAP譯碼算法
8.2.2 SOVA算法
8.2.3 Turbo碼的性能與應用
8.2.4 雙二進製Turbo碼
8.3 TPC碼
8.3.1 TPC碼的構造
8.3.2 TPC迭代譯碼算法
8.3.3 TPC碼的性能分析
8.4 LDPC碼
8.4.1 LDPC碼的概念及圖模型
8.4.2 基於消息傳遞機製的LDPC碼迭代譯碼算法
8.4.3 IEEE 802.16e中的LDPC碼
8.4.4 DVBS2中的LDPC碼
8.5 噴泉碼
8.5.1 LT編碼
8.5.2 Raptor碼
8.5.3 標準中的Raptor碼
8.6 網絡編碼

　……

參考文獻

英文編寫名詞對照錶

作者介紹

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唐朝京，國防科技大學獲信息與通信工程學院 教授,博士。主要從事通信工程及信息安全方麵的教學與研究工作。中國通信學會理事、會士，湖南省通信學會副理事長，學校通信工程及信息安全領域的學術帶頭人。承擔瞭本科生《信息論與編碼基礎》、《通信原理》，研究生《信息論基礎》、《糾錯編碼》、《保密通信》及《電子信息技術導論》等課程的主講任務。

文摘

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序言

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信息之美：理論、實踐與未來的探索 引言 自古以來，人類對信息的傳遞與理解就從未停止過探索。從結繩記事到烽火傳信，再到如今鋪天蓋地的數字洪流，信息的形式和傳播方式發生瞭翻天覆地的變化。然而，在這紛繁復雜的信息世界背後，隱藏著一套深刻而普適的理論規律，指引著我們如何高效、可靠地處理信息。本書將帶領讀者深入探尋信息論的基石，揭示編碼的奧秘，並展望它們在未來的廣闊前景。我們將聚焦於信息論的核心概念，探討信息度量的本質，理解信源編碼與信道編碼的原理，並觸及一些前沿的研究方嚮，為讀者構建一個堅實的信息科學知識體係。 第一章：信息論的基石——信息的度量與熵 本章是信息論的起點，我們將深入理解“信息”的本質。信息不再是抽象的概念，而是可以量化的物理屬性。 信息的定義與量化： 我們將從概率的角度來定義信息。一個事件發生的概率越小，它所包含的信息量就越大。例如，連續晴朗天氣中下一刻依舊晴朗的消息，其信息量微乎其微；而在一場暴風雨中，突然放晴的消息則包含瞭巨大的信息量。我們將引入“比特”（bit）作為信息量的基本單位，並闡述其數學計算方法。 信源與信道： 信息從何而來？又如何傳輸？我們將引入“信源”的概念，它代錶信息産生的載體，可以是語言、圖像、聲音等。而信息在傳輸過程中，不可避免地會受到乾擾，這就需要“信道”來描述傳輸的介質。信道的特性，如噪聲、衰減等，將直接影響信息的質量。 熵：信息的不確定性與平均信息量： 熵，作為信息論的核心概念，代錶瞭信源輸齣符號的不確定性。一個高熵的信源，其輸齣的隨機性強，蘊含的信息量大；反之，低熵的信源則相對可預測，信息量較少。我們將詳細介紹熵的計算公式，並探討不同概率分布下熵的特性。熵不僅僅是理論上的度量，它更是信源編碼的理論極限，為我們壓縮信息提供瞭指導。 聯閤熵、條件熵與互信息： 當我們考察兩個或多個信源之間的關係時，就需要引入聯閤熵和條件熵。聯閤熵描述瞭多個信源聯閤起來的不確定性，而條件熵則是在已知某個信源信息的情況下，另一個信源的不確定性。互信息則量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，它揭示瞭信源之間傳遞信息的有效程度，對於理解信道容量至關重要。 第二章：信源編碼——高效壓縮信息的藝術 有瞭對信息量的度量，我們便可以開始思考如何更有效地錶示和存儲信息，這就是信源編碼的任務。 信源編碼的目標： 信源編碼的核心目標是利用信息論的原理，盡可能地壓縮原始信息，去除冗餘，使其在錶示和傳輸時占用更少的資源，同時又不丟失重要的信息。 變長編碼： 並不是所有符號都具有相同的信息量。例如，在自然語言中，字母“e”齣現的頻率遠高於“z”。變長編碼正是利用這一特性，為高頻符號分配較短的碼字，為低頻符號分配較長的碼字，從而達到整體壓縮的目的。 霍夫曼編碼： 作為一種經典的變長編碼算法，霍夫曼編碼能夠為任意給定的符號概率分布生成最優的前綴碼。我們將詳細講解霍夫曼編碼的構建過程，並通過實例演示如何將文本或數據進行高效壓縮。 算術編碼： 相比於霍夫曼編碼，算術編碼在壓縮效率上通常更高，它將整個消息錶示為一個（0,1）區間內的單個實數。我們將介紹算術編碼的基本思想，理解其如何通過不斷細分區間來逼近符號的概率分布，實現近乎理論極限的壓縮。 無損編碼與有損編碼： 本章主要關注無損編碼，即編碼後的數據可以完全恢復原始數據，例如ZIP壓縮。而有損編碼則允許在一定程度上丟失信息，以換取更高的壓縮率，例如JPEG圖像壓縮。我們將簡要介紹有損編碼的原理和應用領域。 第三章：信道編碼——抵禦噪聲的堅盾 在信息傳輸過程中，信道中的噪聲和乾擾是不可避免的，它們會破壞信息的完整性。信道編碼的任務就是在信息中加入一定的冗餘，以便在接收端檢測和糾正這些錯誤。 信道模型： 我們將介紹幾種常見的信道模型，如二元對稱信道（BSC）、加性高斯白噪聲信道（AWGN）等，理解不同信道模型對信息傳輸的影響。 錯誤檢測與糾正： 信道編碼的基本原理是利用編碼後的信息具有的某種結構性，來判斷接收到的信息是否齣錯，並嘗試恢復原始信息。 綫性分組碼： 作為一類重要的信道編碼，綫性分組碼通過將原始信息分組，並施加綫性變換來生成冗餘位。我們將介紹海明碼（Hamming code）等經典綫性分組碼，理解其編碼和譯碼的原理，以及它們在錯誤檢測和糾正能力上的權衡。 捲積碼： 與分組碼不同，捲積碼對整個信息序列進行編碼，其編碼過程可以看作是一個有限狀態的有限狀態機。我們將探討捲積碼的編碼器結構、譯碼算法（如維特比算法），以及其在移動通信等領域的應用。 糾錯碼的性能評估： 評估糾錯碼的性能，關鍵在於其錯誤概率，即在給定信道條件下，接收端齣現錯誤的概率。我們將介紹一些衡量糾錯碼性能的指標，以及如何根據應用場景選擇閤適的編碼方案。 第四章：信道容量——信息傳輸的極限 信道容量是信息論中一個極其重要的概念，它標誌著一個信道在給定噪聲條件下，能夠可靠傳輸信息的最大速率。 香農-哈特利定理： 這是信息論中最具標誌性的定理之一。它為我們揭示瞭帶寬和信噪比與信道容量之間的關係。定理指齣，在存在噪聲的情況下，信息傳輸的速率有一個理論上的上限，即信道容量。超過這個容量，信息的可靠傳輸將變得不可能。 信噪比（SNR）的重要性： 信噪比是衡量信號強度與噪聲強度之比的關鍵參數。高信噪比意味著信號清晰，可以傳輸更多信息；低信噪比則錶示噪聲乾擾嚴重，傳輸速率受到限製。 信息論的指導意義： 信道容量的理論為通信係統設計提供瞭根本性的指導。它告訴我們，任何通信係統都必須將傳輸速率保持在信道容量之下，纔能實現可靠通信。同時，它也激勵著科學傢們不斷研發更先進的編碼技術，以逼近理論極限。 第五章：現代編碼與前沿探索 隨著信息技術的飛速發展，編碼技術也在不斷演進，湧現齣許多更強大、更高效的編碼方案，並拓展到新的應用領域。 Turbo碼與LDPC碼： 這兩種編碼是20世紀90年代以來在信道編碼領域取得的重大突破，它們能夠逼近香農極限，大大提高瞭通信係統的性能。我們將簡要介紹Turbo碼和LDPC碼的基本原理，理解它們如何通過迭代譯碼實現高效的糾錯。 Polar碼： 作為一種新近發現的編碼，Polar碼在理論上被證明是第一個能夠達到香農極限的編碼。其獨特的極化思想為信息傳輸帶來瞭新的可能性。 編碼在存儲係統中的應用： 除瞭通信領域，編碼技術在數據存儲領域也扮演著至關重要的角色。例如，硬盤、固態硬盤、光盤等存儲介質都采用瞭各種編碼技術來提高數據的可靠性和存儲密度，如糾刪碼（Erasure codes）在分布式存儲係統中扮演著關鍵角色。 信息論與機器學習的交叉： 信息論的概念，如熵、互信息等，在機器學習領域有著廣泛的應用。它們被用於特徵選擇、模型評估、理解數據分布等方麵，為機器學習的理論研究和實踐提供瞭強大的工具。 未來展望： 我們將簡要探討信息論和編碼在量子計算、生物信息學、人工智能等新興領域中的潛在應用，展望信息科學未來的發展方嚮。 結語 信息論與編碼是現代通信、計算和數據處理領域不可或缺的基石。從理解信息本質的熵，到高效壓縮的信源編碼，再到堅實可靠的信道編碼，每一個環節都體現著人類對信息處理的深刻洞察。本書通過係統性的介紹，希望能幫助讀者建立起紮實的信息科學知識體係，理解信息傳輸的極限，並激發對這個充滿活力和創新領域的進一步探索。掌握這些基本原理，不僅有助於理解我們身邊的數字世界，更能為未來信息技術的創新和發展奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的驚喜，在於它對理論與實踐結閤的把握。很多信息論的書籍，要麼就是純粹的數學推導，讓人望而卻步；要麼就是隻講一些高層的概念，缺乏深度。但這本書在這方麵做得非常齣色，它在介紹理論概念的同時，會立刻聯係到實際的應用場景，而且還會給齣一些簡化的算法描述或者僞代碼，讓你能真切地感受到這些理論是如何在實際中發揮作用的。比如在講信源編碼的時候，它會提到JPEG、MP3這些我們日常接觸到的壓縮技術，然後解釋它們背後的原理。在講信道編碼的時候，也會提到我們在通信過程中遇到的各種乾擾，以及如何通過編碼來剋服這些問題。這種“學以緻用”的感覺，極大地增強瞭我的學習動力。我不再覺得這些是高不可攀的理論，而是能夠直接應用到解決實際問題中的工具。感覺這本書就像是一座橋梁，連接瞭抽象的數學模型和生動的現實世界。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己對信息和通信的理解層次，一下子拔高瞭好幾個維度。它不是那種隻講皮毛的科普讀物，而是真的深入到信息論的底層邏輯。從熵的概念講起，一步一步地引齣信道容量，然後到編碼的必要性和不同編碼方案的原理，整個邏輯鏈條非常清晰，而且循序漸進。我特彆欣賞作者在講解過程中，會不時穿插一些經典的例子，比如香農的那幾個著名定理，他會用一種非常通俗易懂的方式來解釋其背後的含義，而不是簡單地羅列公式。還有在講糾錯碼的時候，它不僅僅是介紹瞭海明碼、捲積碼這些，更重要的是講清楚瞭它們的設計思想和優缺點，讓我知道為什麼要有這些碼，以及在什麼場景下適閤用哪種。甚至對於一些更前沿的編碼技術，也給齣瞭方嚮性的介紹，雖然沒有深入展開，但足以勾起我對這方麵進一步探索的興趣。這本書給我的感覺，就像是在一個經驗豐富的嚮導帶領下，探索信息世界的奇妙之處。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版設計我真是愛瞭！封麵那種沉穩的學術風格，拿到手裏就感覺是乾貨滿滿。翻開內頁，紙張的質感也很好，不是那種薄薄的、容易透的紙，閱讀體驗一下子就提升瞭。而且，我注意到字體的大小和行距都處理得恰到好處，長時間閱讀眼睛也不會覺得疲勞。那種細緻到頁眉頁腳的風格，以及章節標題和正文之間的留白，都透著一股嚴謹認真的勁兒。我尤其喜歡它在一些關鍵概念或者公式旁邊，會用一種略微不同的字體或者顔色進行標注，這對於初學者來說，簡直是福音，能夠迅速抓住重點。而且，這本書的圖錶製作也非常精良，綫條清晰，配色得當，不會讓人眼花繚亂，反而能很直觀地幫助理解那些復雜的數學模型和原理。偶爾齣現的插圖，也很有品味，不會顯得突兀，而是恰到好處地點綴瞭文本，讓整個閱讀過程更加生動有趣。總而言之，在裝幀和排版上，這本書絕對是下瞭一番功夫的，這讓我對它內容質量也充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

我得說，這本書對於我這樣的初學者來說，真的是太友好瞭。我之前對信息論和編碼這塊一直有點畏懼，覺得裏麵充斥著各種復雜的數學公式和抽象的概念，肯定學不會。但這本書的作者，非常有耐心，也很擅長引導。他會從最基礎的概念講起，而且在講解每一個概念的時候，都會用一些生動的比喻或者簡單的例子來幫助理解，比如解釋熵的時候，他會用“不知道下一張牌是什麼”來類比，這種方式一下子就把抽象的概念拉近瞭。而且，書中的例題也非常多，從簡單到復雜，循序漸進，讓我能夠邊學邊練，鞏固知識。我特彆喜歡它在每個章節的末尾，都會有“習題”部分，而且答案也給得比較詳細，這讓我能夠及時檢測自己的學習效果，並且查漏補缺。對於那些擔心數學不好的人來說，這本書真的可以打消你的顧慮，它會讓你的學習過程變得輕鬆愉快。

評分☆☆☆☆☆

這本《信息論與編碼基礎(第2版)》給我帶來的，是一種思維方式的重塑。在閱讀之前，我可能對信息和通信的理解是比較模糊的，更多是停留在“數據傳輸”這樣一個層麵。但這本書，特彆是它對“信息”這個概念的定義，以及信息量、熵這些核心概念的闡釋，讓我開始從一個全新的角度去審視這個問題。它教會我如何量化信息，如何衡量不確定性，以及如何在有噪聲的環境下進行可靠的通信。這種思維方式的訓練，對於我理解很多其他領域的知識，都有瞭極大的啓發。比如，在數據挖掘、機器學習領域，很多算法都與信息的量化和傳輸有關，有瞭這本書打下的基礎，我對這些領域的理解也更加透徹。它不僅僅是教我一些具體的知識點，更重要的是，它培養瞭我一種分析問題、解決問題的通用思維模型，這是我在這本書中收獲的最寶貴的東西。