基本信息
书名:信息论与编码(高等学校教材)
定价:29.50元
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
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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
《信息论与编码(高等学校教材)》这部作品,着实为我打开了一扇通往信息世界的大门,其严谨的学术态度和系统性的内容编排,让我受益匪浅。初次接触这本书时,我最为深刻的印象是作者在讲解信息熵时,没有直接给出复杂的公式,而是从信息的不确定性入手,通过一系列生活化的例子,比如天气预报的准确性、股票价格的波动等,来阐述熵的概念。这种循序渐进的讲解方式,极大地降低了理解门槛。随后,书中对于各种信源编码方法的介绍,从游程编码到香农-范诺编码,再到最终的霍夫曼编码,每一种方法都配有详细的算法描述和算例分析,让我能够清晰地理解它们的工作原理和各自的优缺点。尤其是在学习霍夫曼编码时,我尝试着手动构建编码树,将理论知识与实践操作相结合,获得的满足感是难以言表的。在信道编码的部分,本书对于线性分组码的代数结构和最小汉明距离的阐述,为理解纠错能力提供了理论依据。作者对于生成矩阵和校验矩阵的讲解,以及如何利用它们进行编码和译码,都做到了深入透彻。我尤其欣赏书中对卷积码的描述,它通过状态图和维特比译码算法的引入,让我看到了如何将复杂的编码问题转化为可操作的算法。这本书的价值在于,它不仅教授了理论知识,更重要的是培养了读者解决实际问题的能力,让我能够将所学的知识应用于更广泛的领域。
评分这是一本真正能够启发思维的《信息论与编码(高等学校教材)》。我尤其欣赏作者在讲解信息熵时,所采用的类比和直观解释,比如将熵比作信息的不确定性,或者将信息量比作消除不确定性所需的平均操作数。这种方式极大地降低了初学者的理解难度。书中对于信源编码的介绍,从游程编码到霍夫曼编码,再到算术编码,每一种算法都配有详细的步骤和实例,让我能够清晰地理解它们的实现过程和优劣势。我曾经尝试着自己实现一个霍夫曼编码器,通过手动构建编码树并对文本进行编码,这个过程让我深刻体会到了算法的精妙之处。在信道编码方面,本书对线性分组码的介绍,特别是对最小汉明距离的讲解,让我明白了为什么某些纠错码的纠错能力更强。作者通过对生成矩阵和校验矩阵的详细阐述,以及如何利用它们进行编码和译码,让我对纠错码的设计原理有了深入的理解。我曾尝试着手动进行简单的分组码的译码,通过计算陪集并查找错误,这个过程让我对纠错码的作用有了更直观的认识。此外,书中对卷积码和Turbo码的介绍,虽然较为复杂,但通过图示和伪代码的辅助,让我能够把握其核心思想,理解它们在现代通信系统中的重要作用。这本书不仅教授了知识,更重要的是培养了我解决实际问题的能力,让我能够将所学的知识应用于更广泛的领域。
评分这本《信息论与编码(高等学校教材)》真是让我眼前一亮,翻开扉页,一股严谨又不失亲切的学术气息扑面而来。作为一名初涉信息科学领域的学生,我一直对数据如何被压缩、如何被可靠传输感到好奇,而这本书恰好满足了我的求知欲。它不像一些入门读物那样浮于表面,而是深入浅出地讲解了信息论的核心概念,比如熵的定义、信息量的计算,以及信息传输的各种理论极限。其中关于香农第二定理的阐述,我反复看了好几遍,才算勉强理解了它在理论上的重要意义。书中的例题设计得非常巧妙,能够将抽象的理论知识具象化,让我能够更直观地体会到这些概念的实际应用。例如,在讲解信源编码时,作者通过一系列生动的例子,展示了霍夫曼编码、算术编码等如何有效地减少数据冗余,从而实现高效的存储和传输。这让我不禁联想到日常生活中我们使用的各种压缩格式,如ZIP、JPEG等,原来背后都有如此深厚的理论支撑。此外,书中对信道编码的介绍也同样精彩,纠错码的设计原理、不同纠错码的优缺点比较,都讲解得条理清晰。我特别喜欢作者在讲解卷积码和Turbo码时所采用的图示和流程图,这极大地降低了理解难度。虽然有些章节的内容确实需要花费大量的时间和精力去消化,但每一次的豁然开朗都带来了巨大的成就感。这本书不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,引导我一步步探索信息世界的奥秘。它不仅教授我知识,更重要的是培养了我独立思考和解决问题的能力。
评分读完《信息论与编码(高等学校教材)》的初版,我至今仍对其内容记忆犹新,尤其是对于初学者而言,它提供了一个相对完整且系统性的学习路径。书中对于信息度量单位“比特”的引入,以及信息熵的概念,都给出了详尽的数学推导和直观的解释,让我明白了信息的“量”到底意味着什么。作者在阐述信源编码时,没有停留在简单的概念介绍,而是深入探讨了最优编码的条件,以及不同编码方式在实际应用中的权衡。例如,对于一些低概率事件,如何通过巧妙的编码策略将其映射到较短的码字,而高概率事件则分配较长的码字,这种反直觉的设计却蕴含着深刻的统计规律,令人拍案叫绝。在信道编码部分,书中对线性分组码、循环码等经典编码的介绍,配合其代数结构和译码算法的阐述,为理解纠错机制打下了坚实的基础。特别是对汉明码的讲解,我花了很多时间去理解其校验位的计算和错误定位的过程,虽然过程稍显繁琐,但一旦掌握,便能体会到其强大的错误检测和纠正能力。此外,本书对信道容量的定义和计算,以及它所揭示的传输极限,更是让我对通信系统的设计有了全新的认识。虽然部分章节的数学推导涉及线性代数、概率论等预备知识,但作者都尽可能地给出了清晰的引导,使得学习过程不会过于生涩。我曾经尝试过阅读一些在线的教程,但它们往往缺乏系统性和深度,而这本书的出现,无疑为我提供了一个扎实的理论基石,让我能够更有信心地深入研究信息科学的其他分支。
评分不得不说,《信息论与编码(高等学校教材)》在内容深度和广度上都达到了一个相当高的水准,作为一本高校教材,它成功地在理论性和实践性之间取得了平衡。这本书对于“比特”这一基本单位的定义和在不同场景下的意义进行了深入的探讨,让我对信息量有了更深刻的认识。当我阅读到关于信息熵的章节时,我被作者对于不同概率分布下熵值的计算和比较所吸引。通过这些例子,我理解了为什么某些信息的“含金量”更高,而另一些信息则相对“廉价”。在信源编码方面,本书详细介绍了各种无损压缩算法,如霍夫曼编码、算术编码等,并分析了它们在压缩效率、编码复杂度等方面的差异。作者在讲解算术编码时,虽然涉及一些小数的运算,但其核心思想——将一个概率区间映射到数字,却非常巧妙。信道编码的部分则是我学习的重点和难点,书中对线性分组码的介绍,特别是对陪集以及最小汉明距离的阐述,让我明白了纠错码的原理。我花了很多时间去理解如何通过校验矩阵来检测和纠正错误,这个过程虽然需要耐心,但一旦贯通,便能体会到其精妙之处。此外,书中对于卷积码和Turbo码的介绍,虽然复杂,但通过图示和流程图的辅助,使得我能够把握其核心思想,理解它们在现代通信系统中的重要作用。这本书不仅提供了知识,更重要的是培养了我严谨的逻辑思维和分析问题的能力。
评分翻阅《信息论与编码(高等学校教材)》,我仿佛置身于一个逻辑严谨的数学世界,却又充满了对信息本质的探索乐趣。书中对于信息熵的阐述,从概率论的基础出发,逐步引申到信息熵的定义,并详细探讨了不同信源的熵值计算。我曾经尝试过对一段文本进行熵值的估算,虽然计算过程较为繁琐,但最终的结果却让我对文本的“信息含量”有了全新的认识。在信源编码方面,本书对几种主要的编码算法进行了介绍,包括霍夫曼编码、算术编码等,并详细分析了它们的压缩性能和实现复杂度。作者在讲解霍夫曼编码时,通过构建编码树的过程,让我清晰地看到了如何为出现频率不同的符号分配不同长度的码字,从而达到最优的无损压缩。信道编码的部分则是我学习的重点,书中对线性分组码的代数结构进行了深入的剖析,特别是对最小汉明距离与纠错能力的关联,以及如何通过校验矩阵进行错误检测和纠正。我花费了大量时间去理解线性代数在纠错码设计中的应用,例如生成矩阵和校验矩阵的构造,以及如何利用它们进行编码和译码。此外,本书还对卷积码和Turbo码等现代编码技术进行了介绍,虽然篇幅不多,但其核心思想的阐述,让我对这些高效编码有了初步的了解。这本书不仅教授了知识,更重要的是培养了我严谨的逻辑思维和解决实际问题的能力,让我能够更深入地理解信息科学的魅力。
评分《信息论与编码(高等学校教材)》这本书,在我学习信息科学的道路上,扮演了至关重要的角色,它所包含的知识体系对于我理解现代通信和数据处理技术有着不可估量的价值。作者在讲解信息的度量和信源编码时,不仅仅停留在理论层面,而是通过大量的实例,展示了如何将抽象的数学模型应用于实际的数据压缩。我尤其对书中关于“平均码长”和“熵”之间的关系进行了详细的推导,这让我深刻理解了香农第一定理的意义,即信源的平均码长不可能小于其熵。在信道编码方面,本书对线性分组码的代数结构进行了详尽的分析,特别是对最小汉明距离的计算和纠错能力的关联,我反复钻研,才逐渐掌握。书中关于生成矩阵和校验矩阵的讲解,以及如何利用它们进行编码和译码,都做到了深入浅出。我曾尝试着自己设计一个简单的分组码,并手动进行译码,这个过程让我对纠错码的原理有了更直观的理解。此外,本书对卷积码的介绍,特别是维特比译码算法,虽然复杂,但作者通过图示和伪代码的辅助,让我能够清晰地把握其核心思想。理解了这些编码技术,让我能够更好地理解我们在日常生活中接触到的各种通信设备和数据传输方式。这本书不仅让我增长了知识,更重要的是培养了我对复杂问题进行拆解和分析的能力,为我未来的学习和研究打下了坚实的基础。
评分当我第一次翻开《信息论与编码(高等学校教材)》这本书时,就被其严谨的学术风格和清晰的逻辑结构所吸引。书中对于信息熵的阐述,从概率论的基础出发,逐步深入,并结合了信息论的独特视角,让我对信息的“不确定性”有了更深刻的理解。我曾尝试着对一段随机生成的文本进行熵值的计算,这个过程让我体会到了计算的复杂性,但也让我对信息的度量有了全新的认识。在信源编码部分,本书详细介绍了霍夫曼编码、算术编码等多种无损压缩算法,并分析了它们在压缩率和实现复杂度方面的权衡。作者在讲解霍夫曼编码时,通过构建编码树的过程,让我清晰地看到了如何为出现频率不同的符号分配不同长度的码字,从而达到最优的无损压缩。信道编码的部分则是我学习的重点,书中对线性分组码的代数结构进行了深入的剖析,特别是对最小汉明距离与纠错能力的关联,以及如何通过校验矩阵进行错误检测和纠正。我花费了大量时间去理解线性代数在纠错码设计中的应用,例如生成矩阵和校验矩阵的构造,以及如何利用它们进行编码和译码。此外,本书还对卷积码和Turbo码等现代编码技术进行了介绍,虽然篇幅不多,但其核心思想的阐述,让我对这些高效编码有了初步的了解。这本书不仅教授了知识,更重要的是培养了我严谨的逻辑思维和解决实际问题的能力。
评分《信息论与编码(高等学校教材)》这本书,对于我这样一个初学者来说,如同打开了一扇通往信息世界的大门。书中对信息熵的引入,并非直接给出复杂的公式,而是从“信息量”的概念出发,通过生活中的例子,如天气预报的准确性、新闻报道的稀有度等,引导读者理解信息熵的本质。我特别喜欢作者在讲解信源编码时,通过比较不同编码方式的效率,如霍夫曼编码和算术编码,让我明白了在实际应用中,我们需要根据具体需求来选择合适的编码算法。例如,对于需要极高压缩率的场景,算术编码可能更优,而对于实现简单、效率也不错的场景,霍夫曼编码则是一个不错的选择。在信道编码方面,本书对线性分组码的阐述,尤其是对校验矩阵和生成矩阵的讲解,让我对纠错码的原理有了清晰的认识。我曾尝试着自己设计一个简单的汉明码,并手动进行错误检测和纠正,这个过程让我深刻体会到了编码技术的神奇。此外,书中对卷积码和Turbo码的介绍,虽然概念较为抽象,但作者通过图示和伪代码的辅助,让我能够把握其核心思想,并理解它们在现代通信系统中的重要作用。这本书不仅让我学到了理论知识,更重要的是培养了我分析问题和解决问题的能力,让我对信息科学有了更浓厚的兴趣。
评分《信息论与编码(高等学校教材)》这本书,对于我这样一个在信息科学领域摸索前行的人来说,无疑是一盏指路明灯,它系统地梳理了信息论和编码的基本原理,并将其与实际应用紧密结合。书中对于信息量和信息熵的讲解,从基础的概率论出发,逐步深入,让我对信息的度量有了深刻的理解。我尤其对作者在分析不同信源的熵值时所做的对比,让我明白了为什么某些信息更加“有价值”。在信源编码方面,本书详细介绍了各种无损压缩算法,如霍夫曼编码、算术编码等,并分析了它们在压缩效率、编码复杂度等方面的差异。作者在讲解算术编码时,虽然涉及一些小数的运算,但其核心思想——将一个概率区间映射到数字,却非常巧妙,这为我理解现代数据压缩技术提供了基础。信道编码的部分则是我学习的重点和难点,书中对线性分组码的介绍,特别是对陪集以及最小汉明距离的阐述,为理解纠错能力提供了理论依据。我曾尝试着手动进行简单的分组码的编码和译码,这个过程让我对纠错码的原理有了更直观的认识。此外,书中对卷积码和Turbo码的介绍,虽然复杂,但通过图示和流程图的辅助,使得我能够把握其核心思想,理解它们在现代通信系统中的重要作用。这本书不仅提供了知识,更重要的是培养了我解决实际问题的能力,让我能够将所学的知识应用于更广泛的领域。
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