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徐家品著 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040316001

商品编码：29692134247

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名:信息论与编码(高等学校教材)

：29.50元

售价：20.1元,便宜9.4元,折扣68

作者:徐家品著

出版社：高等教育出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787040316001

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

为适应信息技术发展的新形势，应广大师生的要求，编者结合这些年在教学中的使用情况和科研体会，在已使用6年的《信息论与编码》讲义的基础上编写了本书。徐家品编著的《信息论与编码》共8章，包括香农信息论的基本内容及主要结论；压缩编码的基本原理；纠错原理、方法及其在现代通信系统中的应用等内容。在传统内容的基础上充实了信息理论特别是编码技术发展的新成果和应用。内容涵盖了通信中有关信息处理的基本原理和方法。

内容提要

徐家品编著的《信息论与编码》着重讲授以经典信息论内容为主的信息论基础；信息论的起源、发展及研究的内容；香农信息论的三大基本概念：信息熵、信道容量和信息率失真函数以及与之对应的三大定理；解决信息传输系统有效性、可靠性和安全性的三类编码；网络信息论与网络编码。本书围绕信息传输系统这一工程应用背景，特别强调概念阐述清楚、突出重点、深入浅出。逻辑关系上，力求通过建立信息与编码理论的分析方法，在写法上条理清楚，实例丰富翔实，注意循序渐进、难度适中，并注重理论对实际应用的指导作用，引导读者理解信息论与编码的基本方法，培养抽象分析能力和系统工程概念。本书在体系结构上力求科学性、先进性与实用性相统一，内容安排注重体现系统性和相对的完整性。每章后配有习题。《信息论与编码》可作为高等学校通信工程、电子信息工程、信息工程、电子信息科学与技术和信息安全等专业高年级本科生和研究生教材及教学参考书，不同专业可根据不同的学时数在内容上有所取舍。本书也可以作为信息、通信、电子工程相关专业技术人员的参考书。

目录

章 绪论 1.1 信息的基本概念 1.1.1 信息的一般概念 1.1.2 信息的特点和性质 1.1.3 香农信息的定义 1.2 信息论与编码理论的形成与发展 1.3 信息论与编码理论研究的内容 1.3.1 信息论与编码理论的研究对象 1.3.2 信息论与编码理论的研究范畴第2章 信源及信息测度 2.1 信源的分类及数学模型 2.1.1 信源的分类 2.1.2 单符号离散信源的数学模型 2.1.3 多符号离散信源 2.1.4 连续信源及波形信源 2.2 信息的度量——信息熵 2.2.1 无条件概率、联合概率与条件概率 2.2.2 自信息 2.2.3 互信息 2.2.4 信息熵 2.2.5 各熵之间的关系 2.2.6 信息熵的基本性质及定理 2.2.7 平均互信息及其特性 2.3 多符号离散平稳信源 2.3.1 消息序列的熵 2.3.2 离散平稳信源的数学模型 2.3.3 离散平稳信源的信息熵和极限熵 2.3.4 马尔可夫信源的信息熵 2.4 信源的相关性与冗余度 2.4.1 信源的相关性 2.4.2 冗余度 2.5 连续信源的熵和互信息 习题第3章 离散信道及其信道容量 3.1 信道的分类及其描述 3.2 单符号离散信道的数学模型 3.2.1 单符号离散信道的概念 3.2.2 一般单符号离散信道的一些概率关系 3.3 信道容量及其计算方法 3.3.1 信道容量的定义 3.3.2 无噪离散信道的信道容量 3.3.3 对称离散信道的信道容量 3.3.4 准对称离散信道的信道容量 3.3.5 一般离散信道的信道容量 3.4 多符号离散信道的数学模型 3.5 离散无记忆扩展信道的信道容量 3.6 组合信道及其信道容量 3.6.1 独立并联信道及其信道容量 3.6.2 串联信道及其信道容量 3.7 信源与信道的匹配 习题第4章 无失真信源编码 4.1 信源编码的基本概念 4.1.1 信源编码 4.1.2 信源编码的码字类型及码树 4.2 无失真变长信源编码的特点 4.2.1 定长信源编码定理 4.2.2 变长编码的特点 4.2.3 变长编码存在的问题及应对措施 4.3 信源编码定理 4.3.1 无失真变长信源编码定理 4.3.2 统计匹配码 4.3.3 克拉夫特不等式 4.4 变长编码方法 4.4.1 香农—费诺—埃利斯码 4.4.2 费诺编码 4.4.3 霍夫曼码 4.4.4 游程编码 4.4.5 算术编码 4.4.6 通用编码 习题第5章 信道编码 5.1 信道编码定理 5.1.1 信道与差错 5.1.2 差错概率与译码规则 5.1.3 有噪信道编码定理 5.2 信道编码及其基本原理 5.2.1 信道编码的基本概念 5.2.2 信道编码的基本原理 5.3 线性分组码 5.3.1 线性分组码的基本概念 5.3.2 线性分组码生成矩阵和一致监督矩阵 5.3.3 线性码的检错、纠错能力 5.3.4 汉明码 5.3.5 线性分组码的编码 5.3.6 线性分组码的译码 5.4 循环码 5.4.1 循环码的基本概念 5.4.2 循环码的生成矩阵和监督矩阵 5.4.3 循环码的编码 5.4.4 循环码的译码 5.4.5 自动请求重传方式(ARQ) 5.4.6 循环码的捕错译码和大数逻辑译码 5.4.7 BCH码和RS码 5.5 卷积码 5.5.1 卷积码的编码原理 5.5.2 卷积码的描述 5.5.3 卷积码的编码 5.5.4 维特比译码 5.6 级联码、交织码及TCM码 5.6.1 级联码 5.6.2 交织码 5.6.3 TCM码 5.6.4 前向纠错方式 5.7 Turbo码 5.7.1 Turbo码编码器 5.7.2 Turbo码译码器 5.8 LDPC码 5.8.1 LDPC码的定义及其描述 5.8.2 LDPC码的Tanner图表示 5.8.3 LDPC码的构造 习题第6章 保真度准则下的信源编码 6.1 失真度和平均失真度 6.1.1 失真度 6.1.2 平均失真度 6.2 信息率失真函数及其性质 6.2.1 信息率失真函数 6.2.2 信息率失真函数的性质 6.3 信息率失真函数的参量表述及其计算 6.4 二元信源和离散对称信源的只(d)函数 6.4.1 二元对称信源的R(D)函数 6.4.2 离散对称信源的R(D)函数 6.5 连续信源的信息率失真函数 6.5.1 连续信源的信息率失真函数 6.5.2 高斯信源的信息率失真函数 6.5.3 连续信源R(D)函数的参量表述及其计算 6.6 保真度准则下的信源编码定理 6.6.1 保真度准则下的信源编码定理 6.6.2 限失真信源编码定理的应用 6.7 标量量化编码与矢量量化编码 6.7.1 均匀量化 6.7.2 优量化 6.7.3 矢量量化编码 6.8 语音压缩编码 6.8.1 波形编码基本原理 6.8.2 参量编码 6.8.3 混合编码 6.9 图像压缩编码 6.9.1 静止图像压缩编码及JPEG标准 6.9.2 活动图像压缩编码 6.9.3 H.26x建议 6.9.4 MPEG标准 习题第7章 网络信息论与网络编码初步 7.1 网络信息论概述 7.1.1 网络信息论研究的基本问题及内容 7.1.2 网络信息论的应用 7.2 网络的信道容量 7.2.1 多址系统 7.2.2 广播信道 7.2.3 相关信源的多用户信道问题 7.3 无线信道 7.3.1 信道模型 7.3.2 圆对称复数高斯随机矢量 7.3.3 MIMO高斯信道容量 7.4 网络编码技术 7.4.1 网络编码的基本原理 7.4.2 线络编码 习题第8章 通信系统的保密与安全 8.1 密码系统和密码体制 8.1.1 密码体制的基本组成 8.1.2 密码编码和密码分析 8.1.3 经典密码体制 8.1.4 安全保密性与随机性 8.2 对称加密体制 8.2.1 数据加密标准DES 8.2.2 DES密码的演化设计 8.3 公开密钥密码 8.3.1 单钥密码体制存在的问题 8.3.2 公开密钥的一般原理 8.3.3 RSA体制 8.4 认证技术 8.4.1 消息认证系统 8.4.2 消息认证码和消息认证 8.4.3 身份认证 8.4.4 数字 8.5 认证鉴权与加密在通信系统中的应用 8.5.1 GSM系统的认证鉴权与加密 8.5.2 WCDMA系统的认证鉴权与加密 8.5.3 CDMA2000系统的认证鉴权与加密 习题参考文献

作者介绍

文摘

序言

《信息论基础与现代编码技术》 内容简介： 本书深入浅出地探讨了信息论的核心概念及其在现代通信、数据存储和计算科学中的广泛应用。全书结构严谨，从信息熵的基本定义出发，逐步引申至信道容量、编码理论等关键领域，并重点介绍了一系列具有里程碑意义的编码技术，如线性分组码、卷积码、Turbo码以及LDPC码等。本书旨在为读者构建一个扎实的信息论理论框架，并揭示这些理论如何在实践中解决信息传输和存储的挑战。 第一篇：信息论基石 第一章：信息的度量与熵 本章首先定义了信息量的概念，并阐述了其与事件发生概率的负对数关系。我们将深入探讨“信息熵”这一核心概念，它是对随机变量不确定性的量化度量。通过对离散随机变量的熵进行详细分析，我们将引入联合熵、条件熵以及互信息的概念。互信息作为衡量两个随机变量之间相互依赖程度的指标，在信息论中扮演着至关重要的角色。我们将通过具体的例子，例如通信系统中的发送端和接收端之间的信息交换，来直观地展示这些概念的意义。此外，本章还将探讨马尔可夫链的熵率，以及信息论中关于信息无损传输的理论基础，为后续章节的编码理论奠定坚实的理论基础。 第二章：信道模型与信道容量 本章将聚焦于信息传输的物理媒介——信道。我们将详细介绍几种常见的信道模型，包括离散无记忆信道（如二元对称信道BSC）、连续信道（如高斯白噪声信道AWGN）等。对于每种信道模型，我们将分析其传输信息的能力，并引入“信道容量”这一核心概念。信道容量是信道能够可靠传输信息的最大速率，它是由香农提出的信息论基本定理的核心。我们将详细推导和解释不同信道模型的容量计算方法，并探讨影响信道容量的关键因素，如信噪比、带宽等。本章还将介绍高斯近似，以及如何在实际通信系统中估计和利用信道容量，为理解通信系统的性能极限提供理论指导。 第二篇：编码理论精髓 第三章：线性分组码 本章将正式进入编码理论的核心领域，从最基础也是最重要的线性分组码开始。我们将详细介绍分组码的定义、编码运算以及译码的基本原理。重点将放在线性分组码的代数结构上，包括生成矩阵、校验矩阵以及它们之间的关系。我们将深入分析码的参数，如码率、最小汉明距离以及它们与纠错能力之间的关系。本书将详细介绍几种经典的线性分组码，如汉明码、 BCH码和里格尔码，并解析它们的构造方法和纠错性能。此外，我们还将探讨译码算法，包括硬判决译码（如最小汉明距离译码）和软判决译码的原理。 第四章：卷积码 本章将介绍另一种重要的线性分组码——卷积码。与分组码不同，卷积码的编码输出不仅依赖于当前输入序列，还依赖于之前的输入序列，从而具有“记忆性”。我们将详细介绍卷积码的生成过程，包括其约束长度、生成多项式等关键参数。本书将重点介绍卷积码的表示方法，如编码树、编码网格和编码表。在译码方面，我们将详细阐述维特比算法，这是卷积码最经典且高效的译码算法之一，并解释其工作原理和复杂度。我们还将简要介绍其他译码方法，如序贯译码。 第五章：Turbo码及其迭代译码 本章将聚焦于20世纪90年代末期信息论领域的一项重大突破——Turbo码。Turbo码是第一种能够接近香农限的纠错码，它采用了并行的伪随机交织器和两个递归系统卷积码（RSC）组成的迭代结构。我们将详细分析Turbo码的结构，特别是两个子译码器之间的信息交互和迭代过程。本章的重点将放在Turbo码的迭代译码算法，例如BCJR算法（Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv算法）及其软信息传递机制。我们将通过仿真例子和理论分析，来展示Turbo码在低信噪比下惊人的纠错性能，以及其在现代通信系统（如3G/4G移动通信）中的重要作用。 第六章：低密度奇偶校验码（LDPC码） 本章将介绍另一类接近香农限的强大纠错码——LDPC码。LDPC码是一种线性分组码，其校验矩阵中非零元素的密度非常低。我们将详细介绍LDPC码的构造方法，特别是基于图论的表示，如Tanner图，以及基于随机构造和特定规则的构造方法。本书将重点阐述LDPC码的迭代译码算法，例如信念传播算法（Belief Propagation）及其变种，如消息传递算法（Message-Passing Algorithm）。我们将解释LDPC码为何能在接近香农限的条件下实现高吞吐量和低错误率，并探讨其在下一代通信标准（如5G/6G）和卫星通信、数据存储等领域的广泛应用前景。 第三篇：进阶主题与应用 第七章：信源编码与数据压缩 本章将从信息论的另一重要分支——信源编码出发。信源编码的目标是以尽可能少的比特数表示信息，即实现数据压缩。我们将介绍无损压缩和有损压缩的基本原理。在无损压缩方面，我们将重点介绍霍夫曼编码和算术编码，分析它们的编码效率和适用场景。在有损压缩方面，我们将探讨其基本思想，即利用人眼或人耳的感知特性，丢弃不重要的信息，例如JPEG图像压缩和MP3音频压缩的原理。本章还将介绍率失真理论，它为有损压缩提供了理论依据。 第八章：差错控制编码的现代应用 本章将超越理论层面，深入探讨差错控制编码在现代技术中的实际应用。我们将从通信系统（如蜂窝网络、Wi-Fi、光纤通信）出发，分析不同应用场景对编码技术的需求，以及如何选择合适的编码方案来满足这些需求。此外，我们还将探讨编码在数据存储领域的重要性，例如在硬盘驱动器、固态硬盘（SSD）以及光盘（CD/DVD/Blu-ray）中的纠错机制。本书还将涉及一些新兴的应用领域，例如量子通信中的量子纠错码，以及生物信息学中对DNA序列进行编码和纠错的挑战。 结论： 《信息论基础与现代编码技术》致力于为读者提供一个全面而深入的关于信息论和编码理论的知识体系。通过理论的讲解、算法的分析以及实际应用的展示，本书旨在培养读者解决信息传输、存储和处理中复杂问题的能力，并为他们在相关领域的研究和实践提供坚实的指导。本书不仅适合信息与通信工程、计算机科学等专业的学生，也适用于对信息科学感兴趣的广大研究者和工程师。

评分☆☆☆☆☆

我个人阅读的体验，更多的是一种“啃硬骨头”的踏实感，但绝非痛苦。这本书的结构安排，似乎是按照信息处理的“源头到终点”的脉络来组织的。刚开始读的时候，确实会感觉信息量有点大，特别是涉及到概率论和信息度量的章节，需要反复回顾才能完全消化。但是，一旦跨过了信息论的基础阶段，后面进入到信道容量、纠错码的介绍时，你会有一种豁然开朗的感觉。作者在介绍信道编码时，对线性分组码和卷积码的描述，尤其让我印象深刻。不是简单地介绍生成矩阵和校验矩阵，而是花了不少篇幅去解释这些代数结构是如何保证错误检测和纠正能力的，比如循环冗余校验（CRC）的强大之处。这种追根溯源的讲解方式，使得我不再满足于停留在“这个码可以纠错”的表面认知上，而是开始思考“它到底是如何做到纠错的”。这种从“是什么”到“为什么是这样”的过渡，是区分普通阅读和深度学习的关键，而这本书正是引导我走向后者的一本优秀向导。

评分☆☆☆☆☆

总结来说，这本书成功地在“精确性”和“可读性”之间找到了一个非常精妙的平衡点。它不回避复杂性，但也不放任读者在迷雾中摸索。我尤其推荐给那些对通信工程、计算机科学的底层原理有强烈好奇心的读者。它不仅仅是一本工具书，更像是一份系统的思维训练手册。通过学习如何用信息论的视角去量化不确定性、优化信息传输，我们能培养起一种更具全局观和效率意识的分析方法。比如，当你下次看到任何形式的数据压缩或加密技术时，你都会不自觉地去思考其背后的信息论极限在哪里，以及当前的实现离这个极限还有多远。这种思维的迁移能力，是任何一门优秀的教材能带给读者的最大财富，而《信息论与编码（高等学校教材）》无疑成功地做到了这一点，它远超出了我最初对一本“教材”的预期。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版，虽然走的是典型的学术教材风格，简洁大方，但细节处理上看得出是用心的。纸张质量适中，字体清晰，图表的绘制也十分规范。最让我赞赏的一点是，书中对关键术语和数学符号的定义和使用保持了高度的一致性，这在跨章节学习时避免了许多不必要的混淆。很多教材为了追求篇幅或新颖，会时不时引入一些非标准化的符号，但在本教材中，这种问题基本没有出现。此外，书中似乎还微妙地融入了一些历史背景的介绍，比如在讨论香农的开创性工作时，对当时的通信环境做了简要勾勒。这使得冷冰冰的公式背后有了一丝人文关怀，让我更深刻地体会到信息论是如何在特定的历史节点上解决人类面临的实际问题，这种对学科发展史的尊重，也潜移默化地提高了阅读的趣味性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，坦率地说，有一种老派教科书的沉稳与严谨，但又透着一股现代教育理念的影子。它不像某些新潮的教材那样试图用过于口语化的方式来“讨好”读者，而是坚持用精确、规范的术语来构建知识体系。这种风格的好处在于，它迫使读者必须学会使用专业语言进行思考和表达，这对未来想继续深造或从事相关研究的人来说，是极大的训练。我特别欣赏其中对不同编码方案的对比分析部分。比如，在讨论哈夫曼编码和香农-范诺编码时，书中不仅列出了算法步骤，更重要的是，它分析了两者在实现复杂度、编码效率上的优劣权衡，这种深层次的比较分析，体现了作者对该领域知识体系的深刻理解。读完这一块内容，我清晰地明白了为什么在特定的应用场景下，我们必须做出某种设计选择。另外，书中的习题设置也颇具匠心，并非简单的计算套公式，很多题目需要综合运用前几章的概念才能得出答案，具有很强的启发性和挑战性，能有效地检验读者对知识的掌握程度，督促我们不仅仅是“会用”，更是要“理解”。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《信息论与编码（高等学校教材）》时，我其实是带着一种既期待又有点忐忑的心情的。作为一门听起来就相当硬核的学科，我担心书中的内容会过于抽象和理论化，读起来会非常枯燥，恐怕难以理解那些复杂的数学推导和概率模型。然而，翻开第一章后，我的担忧很快就消散了。这本书的编排逻辑非常清晰，从信息的基本度量开始，逐步引入熵、互信息等核心概念，这些基础的铺垫做得非常扎实，就像是为读者搭建了一个坚固的知识地基。作者在讲解每一个公式时，都不只是简单地给出结果，而是会深入剖析其背后的物理或信息学意义，这对于初学者来说至关重要。比如，对“比特”这个概念的阐释，就结合了实际的通信场景，而不是孤立地停留在数学定义上，让人感觉这些理论不再是空中楼阁。特别是书中对信源编码和信道编码的区分与联系的阐述，条理分明，让我对整个信息传输的流程有了整体的把握。虽然涉及不少高等数学，但作者似乎非常懂得如何引导读者，总能在关键的转折点提供详尽的例子或图形化的解释，使得那些晦涩难懂的定理变得相对直观可感。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既保证了学科的严谨性，又兼顾了教学的实用性，确实是一本难得的入门级教材。