信息論與編碼(高等學校教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

徐傢品著 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 信息處理
• 數字通信
• 高等學校教材
• 理論基礎
• 通信工程
• 計算機科學
• 模式識彆

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040316001

商品編碼：29692134247

包裝：平裝

齣版時間：2011-03-01

基本信息

書名:信息論與編碼(高等學校教材)

：29.50元

售價：20.1元,便宜9.4元,摺扣68

作者:徐傢品著

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2011-03-01

ISBN：9787040316001

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

為適應信息技術發展的新形勢，應廣大師生的要求，編者結閤這些年在教學中的使用情況和科研體會，在已使用6年的《信息論與編碼》講義的基礎上編寫瞭本書。徐傢品編著的《信息論與編碼》共8章，包括香農信息論的基本內容及主要結論；壓縮編碼的基本原理；糾錯原理、方法及其在現代通信係統中的應用等內容。在傳統內容的基礎上充實瞭信息理論特彆是編碼技術發展的新成果和應用。內容涵蓋瞭通信中有關信息處理的基本原理和方法。

內容提要

徐傢品編著的《信息論與編碼》著重講授以經典信息論內容為主的信息論基礎；信息論的起源、發展及研究的內容；香農信息論的三大基本概念：信息熵、信道容量和信息率失真函數以及與之對應的三大定理；解決信息傳輸係統有效性、可靠性和安全性的三類編碼；網絡信息論與網絡編碼。本書圍繞信息傳輸係統這一工程應用背景，特彆強調概念闡述清楚、突齣重點、深入淺齣。邏輯關係上，力求通過建立信息與編碼理論的分析方法，在寫法上條理清楚，實例豐富翔實，注意循序漸進、難度適中，並注重理論對實際應用的指導作用，引導讀者理解信息論與編碼的基本方法，培養抽象分析能力和係統工程概念。本書在體係結構上力求科學性、先進性與實用性相統一，內容安排注重體現係統性和相對的完整性。每章後配有習題。《信息論與編碼》可作為高等學校通信工程、電子信息工程、信息工程、電子信息科學與技術和信息安全等專業高年級本科生和研究生教材及教學參考書，不同專業可根據不同的學時數在內容上有所取捨。本書也可以作為信息、通信、電子工程相關專業技術人員的參考書。

目錄

章 緒論 1.1 信息的基本概念 1.1.1 信息的一般概念 1.1.2 信息的特點和性質 1.1.3 香農信息的定義 1.2 信息論與編碼理論的形成與發展 1.3 信息論與編碼理論研究的內容 1.3.1 信息論與編碼理論的研究對象 1.3.2 信息論與編碼理論的研究範疇第2章 信源及信息測度 2.1 信源的分類及數學模型 2.1.1 信源的分類 2.1.2 單符號離散信源的數學模型 2.1.3 多符號離散信源 2.1.4 連續信源及波形信源 2.2 信息的度量——信息熵 2.2.1 無條件概率、聯閤概率與條件概率 2.2.2 自信息 2.2.3 互信息 2.2.4 信息熵 2.2.5 各熵之間的關係 2.2.6 信息熵的基本性質及定理 2.2.7 平均互信息及其特性 2.3 多符號離散平穩信源 2.3.1 消息序列的熵 2.3.2 離散平穩信源的數學模型 2.3.3 離散平穩信源的信息熵和極限熵 2.3.4 馬爾可夫信源的信息熵 2.4 信源的相關性與冗餘度 2.4.1 信源的相關性 2.4.2 冗餘度 2.5 連續信源的熵和互信息 習題第3章 離散信道及其信道容量 3.1 信道的分類及其描述 3.2 單符號離散信道的數學模型 3.2.1 單符號離散信道的概念 3.2.2 一般單符號離散信道的一些概率關係 3.3 信道容量及其計算方法 3.3.1 信道容量的定義 3.3.2 無噪離散信道的信道容量 3.3.3 對稱離散信道的信道容量 3.3.4 準對稱離散信道的信道容量 3.3.5 一般離散信道的信道容量 3.4 多符號離散信道的數學模型 3.5 離散無記憶擴展信道的信道容量 3.6 組閤信道及其信道容量 3.6.1 獨立並聯信道及其信道容量 3.6.2 串聯信道及其信道容量 3.7 信源與信道的匹配 習題第4章 無失真信源編碼 4.1 信源編碼的基本概念 4.1.1 信源編碼 4.1.2 信源編碼的碼字類型及碼樹 4.2 無失真變長信源編碼的特點 4.2.1 定長信源編碼定理 4.2.2 變長編碼的特點 4.2.3 變長編碼存在的問題及應對措施 4.3 信源編碼定理 4.3.1 無失真變長信源編碼定理 4.3.2 統計匹配碼 4.3.3 剋拉夫特不等式 4.4 變長編碼方法 4.4.1 香農—費諾—埃利斯碼 4.4.2 費諾編碼 4.4.3 霍夫曼碼 4.4.4 遊程編碼 4.4.5 算術編碼 4.4.6 通用編碼 習題第5章 信道編碼 5.1 信道編碼定理 5.1.1 信道與差錯 5.1.2 差錯概率與譯碼規則 5.1.3 有噪信道編碼定理 5.2 信道編碼及其基本原理 5.2.1 信道編碼的基本概念 5.2.2 信道編碼的基本原理 5.3 綫性分組碼 5.3.1 綫性分組碼的基本概念 5.3.2 綫性分組碼生成矩陣和一緻監督矩陣 5.3.3 綫性碼的檢錯、糾錯能力 5.3.4 漢明碼 5.3.5 綫性分組碼的編碼 5.3.6 綫性分組碼的譯碼 5.4 循環碼 5.4.1 循環碼的基本概念 5.4.2 循環碼的生成矩陣和監督矩陣 5.4.3 循環碼的編碼 5.4.4 循環碼的譯碼 5.4.5 自動請求重傳方式(ARQ) 5.4.6 循環碼的捕錯譯碼和大數邏輯譯碼 5.4.7 BCH碼和RS碼 5.5 捲積碼 5.5.1 捲積碼的編碼原理 5.5.2 捲積碼的描述 5.5.3 捲積碼的編碼 5.5.4 維特比譯碼 5.6 級聯碼、交織碼及TCM碼 5.6.1 級聯碼 5.6.2 交織碼 5.6.3 TCM碼 5.6.4 前嚮糾錯方式 5.7 Turbo碼 5.7.1 Turbo碼編碼器 5.7.2 Turbo碼譯碼器 5.8 LDPC碼 5.8.1 LDPC碼的定義及其描述 5.8.2 LDPC碼的Tanner圖錶示 5.8.3 LDPC碼的構造 習題第6章 保真度準則下的信源編碼 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 信息率失真函數及其性質 6.2.1 信息率失真函數 6.2.2 信息率失真函數的性質 6.3 信息率失真函數的參量錶述及其計算 6.4 二元信源和離散對稱信源的隻(d)函數 6.4.1 二元對稱信源的R(D)函數 6.4.2 離散對稱信源的R(D)函數 6.5 連續信源的信息率失真函數 6.5.1 連續信源的信息率失真函數 6.5.2 高斯信源的信息率失真函數 6.5.3 連續信源R(D)函數的參量錶述及其計算 6.6 保真度準則下的信源編碼定理 6.6.1 保真度準則下的信源編碼定理 6.6.2 限失真信源編碼定理的應用 6.7 標量量化編碼與矢量量化編碼 6.7.1 均勻量化 6.7.2 優量化 6.7.3 矢量量化編碼 6.8 語音壓縮編碼 6.8.1 波形編碼基本原理 6.8.2 參量編碼 6.8.3 混閤編碼 6.9 圖像壓縮編碼 6.9.1 靜止圖像壓縮編碼及JPEG標準 6.9.2 活動圖像壓縮編碼 6.9.3 H.26x建議 6.9.4 MPEG標準 習題第7章 網絡信息論與網絡編碼初步 7.1 網絡信息論概述 7.1.1 網絡信息論研究的基本問題及內容 7.1.2 網絡信息論的應用 7.2 網絡的信道容量 7.2.1 多址係統 7.2.2 廣播信道 7.2.3 相關信源的多用戶信道問題 7.3 無綫信道 7.3.1 信道模型 7.3.2 圓對稱復數高斯隨機矢量 7.3.3 MIMO高斯信道容量 7.4 網絡編碼技術 7.4.1 網絡編碼的基本原理 7.4.2 綫絡編碼 習題第8章 通信係統的保密與安全 8.1 密碼係統和密碼體製 8.1.1 密碼體製的基本組成 8.1.2 密碼編碼和密碼分析 8.1.3 經典密碼體製 8.1.4 安全保密性與隨機性 8.2 對稱加密體製 8.2.1 數據加密標準DES 8.2.2 DES密碼的演化設計 8.3 公開密鑰密碼 8.3.1 單鑰密碼體製存在的問題 8.3.2 公開密鑰的一般原理 8.3.3 RSA體製 8.4 認證技術 8.4.1 消息認證係統 8.4.2 消息認證碼和消息認證 8.4.3 身份認證 8.4.4 數字 8.5 認證鑒權與加密在通信係統中的應用 8.5.1 GSM係統的認證鑒權與加密 8.5.2 WCDMA係統的認證鑒權與加密 8.5.3 CDMA2000係統的認證鑒權與加密 習題參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《信息論基礎與現代編碼技術》 內容簡介： 本書深入淺齣地探討瞭信息論的核心概念及其在現代通信、數據存儲和計算科學中的廣泛應用。全書結構嚴謹，從信息熵的基本定義齣發，逐步引申至信道容量、編碼理論等關鍵領域，並重點介紹瞭一係列具有裏程碑意義的編碼技術，如綫性分組碼、捲積碼、Turbo碼以及LDPC碼等。本書旨在為讀者構建一個紮實的信息論理論框架，並揭示這些理論如何在實踐中解決信息傳輸和存儲的挑戰。 第一篇：信息論基石 第一章：信息的度量與熵 本章首先定義瞭信息量的概念，並闡述瞭其與事件發生概率的負對數關係。我們將深入探討“信息熵”這一核心概念，它是對隨機變量不確定性的量化度量。通過對離散隨機變量的熵進行詳細分析，我們將引入聯閤熵、條件熵以及互信息的概念。互信息作為衡量兩個隨機變量之間相互依賴程度的指標，在信息論中扮演著至關重要的角色。我們將通過具體的例子，例如通信係統中的發送端和接收端之間的信息交換，來直觀地展示這些概念的意義。此外，本章還將探討馬爾可夫鏈的熵率，以及信息論中關於信息無損傳輸的理論基礎，為後續章節的編碼理論奠定堅實的理論基礎。 第二章：信道模型與信道容量 本章將聚焦於信息傳輸的物理媒介——信道。我們將詳細介紹幾種常見的信道模型，包括離散無記憶信道（如二元對稱信道BSC）、連續信道（如高斯白噪聲信道AWGN）等。對於每種信道模型，我們將分析其傳輸信息的能力，並引入“信道容量”這一核心概念。信道容量是信道能夠可靠傳輸信息的最大速率，它是由香農提齣的信息論基本定理的核心。我們將詳細推導和解釋不同信道模型的容量計算方法，並探討影響信道容量的關鍵因素，如信噪比、帶寬等。本章還將介紹高斯近似，以及如何在實際通信係統中估計和利用信道容量，為理解通信係統的性能極限提供理論指導。 第二篇：編碼理論精髓 第三章：綫性分組碼 本章將正式進入編碼理論的核心領域，從最基礎也是最重要的綫性分組碼開始。我們將詳細介紹分組碼的定義、編碼運算以及譯碼的基本原理。重點將放在綫性分組碼的代數結構上，包括生成矩陣、校驗矩陣以及它們之間的關係。我們將深入分析碼的參數，如碼率、最小漢明距離以及它們與糾錯能力之間的關係。本書將詳細介紹幾種經典的綫性分組碼，如漢明碼、 BCH碼和裏格爾碼，並解析它們的構造方法和糾錯性能。此外，我們還將探討譯碼算法，包括硬判決譯碼（如最小漢明距離譯碼）和軟判決譯碼的原理。 第四章：捲積碼 本章將介紹另一種重要的綫性分組碼——捲積碼。與分組碼不同，捲積碼的編碼輸齣不僅依賴於當前輸入序列，還依賴於之前的輸入序列，從而具有“記憶性”。我們將詳細介紹捲積碼的生成過程，包括其約束長度、生成多項式等關鍵參數。本書將重點介紹捲積碼的錶示方法，如編碼樹、編碼網格和編碼錶。在譯碼方麵，我們將詳細闡述維特比算法，這是捲積碼最經典且高效的譯碼算法之一，並解釋其工作原理和復雜度。我們還將簡要介紹其他譯碼方法，如序貫譯碼。 第五章：Turbo碼及其迭代譯碼 本章將聚焦於20世紀90年代末期信息論領域的一項重大突破——Turbo碼。Turbo碼是第一種能夠接近香農限的糾錯碼，它采用瞭並行的僞隨機交織器和兩個遞歸係統捲積碼（RSC）組成的迭代結構。我們將詳細分析Turbo碼的結構，特彆是兩個子譯碼器之間的信息交互和迭代過程。本章的重點將放在Turbo碼的迭代譯碼算法，例如BCJR算法（Bahl-Cocke-Jelinek-Raviv算法）及其軟信息傳遞機製。我們將通過仿真例子和理論分析，來展示Turbo碼在低信噪比下驚人的糾錯性能，以及其在現代通信係統（如3G/4G移動通信）中的重要作用。 第六章：低密度奇偶校驗碼（LDPC碼） 本章將介紹另一類接近香農限的強大糾錯碼——LDPC碼。LDPC碼是一種綫性分組碼，其校驗矩陣中非零元素的密度非常低。我們將詳細介紹LDPC碼的構造方法，特彆是基於圖論的錶示，如Tanner圖，以及基於隨機構造和特定規則的構造方法。本書將重點闡述LDPC碼的迭代譯碼算法，例如信念傳播算法（Belief Propagation）及其變種，如消息傳遞算法（Message-Passing Algorithm）。我們將解釋LDPC碼為何能在接近香農限的條件下實現高吞吐量和低錯誤率，並探討其在下一代通信標準（如5G/6G）和衛星通信、數據存儲等領域的廣泛應用前景。 第三篇：進階主題與應用 第七章：信源編碼與數據壓縮 本章將從信息論的另一重要分支——信源編碼齣發。信源編碼的目標是以盡可能少的比特數錶示信息，即實現數據壓縮。我們將介紹無損壓縮和有損壓縮的基本原理。在無損壓縮方麵，我們將重點介紹霍夫曼編碼和算術編碼，分析它們的編碼效率和適用場景。在有損壓縮方麵，我們將探討其基本思想，即利用人眼或人耳的感知特性，丟棄不重要的信息，例如JPEG圖像壓縮和MP3音頻壓縮的原理。本章還將介紹率失真理論，它為有損壓縮提供瞭理論依據。 第八章：差錯控製編碼的現代應用 本章將超越理論層麵，深入探討差錯控製編碼在現代技術中的實際應用。我們將從通信係統（如蜂窩網絡、Wi-Fi、光縴通信）齣發，分析不同應用場景對編碼技術的需求，以及如何選擇閤適的編碼方案來滿足這些需求。此外，我們還將探討編碼在數據存儲領域的重要性，例如在硬盤驅動器、固態硬盤（SSD）以及光盤（CD/DVD/Blu-ray）中的糾錯機製。本書還將涉及一些新興的應用領域，例如量子通信中的量子糾錯碼，以及生物信息學中對DNA序列進行編碼和糾錯的挑戰。 結論： 《信息論基礎與現代編碼技術》緻力於為讀者提供一個全麵而深入的關於信息論和編碼理論的知識體係。通過理論的講解、算法的分析以及實際應用的展示，本書旨在培養讀者解決信息傳輸、存儲和處理中復雜問題的能力，並為他們在相關領域的研究和實踐提供堅實的指導。本書不僅適閤信息與通信工程、計算機科學等專業的學生，也適用於對信息科學感興趣的廣大研究者和工程師。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《信息論與編碼（高等學校教材）》時，我其實是帶著一種既期待又有點忐忑的心情的。作為一門聽起來就相當硬核的學科，我擔心書中的內容會過於抽象和理論化，讀起來會非常枯燥，恐怕難以理解那些復雜的數學推導和概率模型。然而，翻開第一章後，我的擔憂很快就消散瞭。這本書的編排邏輯非常清晰，從信息的基本度量開始，逐步引入熵、互信息等核心概念，這些基礎的鋪墊做得非常紮實，就像是為讀者搭建瞭一個堅固的知識地基。作者在講解每一個公式時，都不隻是簡單地給齣結果，而是會深入剖析其背後的物理或信息學意義，這對於初學者來說至關重要。比如，對“比特”這個概念的闡釋，就結閤瞭實際的通信場景，而不是孤立地停留在數學定義上，讓人感覺這些理論不再是空中樓閣。特彆是書中對信源編碼和信道編碼的區分與聯係的闡述，條理分明，讓我對整個信息傳輸的流程有瞭整體的把握。雖然涉及不少高等數學，但作者似乎非常懂得如何引導讀者，總能在關鍵的轉摺點提供詳盡的例子或圖形化的解釋，使得那些晦澀難懂的定理變得相對直觀可感。這本書的深度和廣度都拿捏得恰到好處，既保證瞭學科的嚴謹性，又兼顧瞭教學的實用性，確實是一本難得的入門級教材。

評分☆☆☆☆☆

我個人閱讀的體驗，更多的是一種“啃硬骨頭”的踏實感，但絕非痛苦。這本書的結構安排，似乎是按照信息處理的“源頭到終點”的脈絡來組織的。剛開始讀的時候，確實會感覺信息量有點大，特彆是涉及到概率論和信息度量的章節，需要反復迴顧纔能完全消化。但是，一旦跨過瞭信息論的基礎階段，後麵進入到信道容量、糾錯碼的介紹時，你會有一種豁然開朗的感覺。作者在介紹信道編碼時，對綫性分組碼和捲積碼的描述，尤其讓我印象深刻。不是簡單地介紹生成矩陣和校驗矩陣，而是花瞭不少篇幅去解釋這些代數結構是如何保證錯誤檢測和糾正能力的，比如循環冗餘校驗（CRC）的強大之處。這種追根溯源的講解方式，使得我不再滿足於停留在“這個碼可以糾錯”的錶麵認知上，而是開始思考“它到底是如何做到糾錯的”。這種從“是什麼”到“為什麼是這樣”的過渡，是區分普通閱讀和深度學習的關鍵，而這本書正是引導我走嚮後者的一本優秀嚮導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格，坦率地說，有一種老派教科書的沉穩與嚴謹，但又透著一股現代教育理念的影子。它不像某些新潮的教材那樣試圖用過於口語化的方式來“討好”讀者，而是堅持用精確、規範的術語來構建知識體係。這種風格的好處在於，它迫使讀者必須學會使用專業語言進行思考和錶達，這對未來想繼續深造或從事相關研究的人來說，是極大的訓練。我特彆欣賞其中對不同編碼方案的對比分析部分。比如，在討論哈夫曼編碼和香農-範諾編碼時，書中不僅列齣瞭算法步驟，更重要的是，它分析瞭兩者在實現復雜度、編碼效率上的優劣權衡，這種深層次的比較分析，體現瞭作者對該領域知識體係的深刻理解。讀完這一塊內容，我清晰地明白瞭為什麼在特定的應用場景下，我們必須做齣某種設計選擇。另外，書中的習題設置也頗具匠心，並非簡單的計算套公式，很多題目需要綜閤運用前幾章的概念纔能得齣答案，具有很強的啓發性和挑戰性，能有效地檢驗讀者對知識的掌握程度，督促我們不僅僅是“會用”，更是要“理解”。

評分☆☆☆☆☆

總結來說，這本書成功地在“精確性”和“可讀性”之間找到瞭一個非常精妙的平衡點。它不迴避復雜性，但也不放任讀者在迷霧中摸索。我尤其推薦給那些對通信工程、計算機科學的底層原理有強烈好奇心的讀者。它不僅僅是一本工具書，更像是一份係統的思維訓練手冊。通過學習如何用信息論的視角去量化不確定性、優化信息傳輸，我們能培養起一種更具全局觀和效率意識的分析方法。比如，當你下次看到任何形式的數據壓縮或加密技術時，你都會不自覺地去思考其背後的信息論極限在哪裏，以及當前的實現離這個極限還有多遠。這種思維的遷移能力，是任何一門優秀的教材能帶給讀者的最大財富，而《信息論與編碼（高等學校教材）》無疑成功地做到瞭這一點，它遠超齣瞭我最初對一本“教材”的預期。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版，雖然走的是典型的學術教材風格，簡潔大方，但細節處理上看得齣是用心的。紙張質量適中，字體清晰，圖錶的繪製也十分規範。最讓我贊賞的一點是，書中對關鍵術語和數學符號的定義和使用保持瞭高度的一緻性，這在跨章節學習時避免瞭許多不必要的混淆。很多教材為瞭追求篇幅或新穎，會時不時引入一些非標準化的符號，但在本教材中，這種問題基本沒有齣現。此外，書中似乎還微妙地融入瞭一些曆史背景的介紹，比如在討論香農的開創性工作時，對當時的通信環境做瞭簡要勾勒。這使得冷冰冰的公式背後有瞭一絲人文關懷，讓我更深刻地體會到信息論是如何在特定的曆史節點上解決人類麵臨的實際問題，這種對學科發展史的尊重，也潛移默化地提高瞭閱讀的趣味性。