信息论与编码(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹雪虹，张宗橙著 著

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• 信道编码

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302192992

商品编码：29703940629

包装：平装

出版时间：2009-02-01

基本信息

书名:信息论与编码(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：29.00元

售价：19.7元,便宜9.3元,折扣67

作者:曹雪虹,张宗橙著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-02-01

ISBN：9787302192992

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

普通高等教育“十五”*规划教材

“十二五”江苏省高等学校重点教材

信息论与编码是电子信息类专业的基础，对于理论研究和工程应用均由重要的指导作用。对于本科生和工程技术人员来说，由于理论基础的不足以及实际应用的需要，不可能花很多精力去研读复杂难懂、枯燥乏味的证明，他们迫切需要一本介绍信息论基础知识且与实际应用紧密联系的书籍，本书就是出于这样的目的编写的。从多年的销售数据和读者的积极反馈来看，本书也起到了很好的普及作用。

本书特色：

（1）注重基本概念，用较通俗的文字解释其物理意义，辅以一定的例题和图表说明。不再以复杂的公式来证明这些孰知的公理。

（2）联系当前实际通信技术，使读者学习后概念清晰，可以有目标地将概念应用于实际工作中。

（3）配有丰富的教学资源，包括习题、PPT、实验系统和教学平台等，可以在清华大学出版社网站下载。

内容提要

《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》重点介绍由香农理论发展而来的信息论的基本理论以及编码的理论和实现原理。全书分7章，在介绍了有关信息度量的基础上，重点讨论了信道容量、率失真函数，以及无失真信源编码、限失真信源编码、信道编码和密码学中的理论知识及其实现原理。《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》注重概念，采用通俗的文字，联系目前实际通信系统，用较多的例题和图不阐述基本概念、基本理论及实现原理，尽量减少繁杂的公式定理证明。在各章的后还附有内容小结和大量习题，书后附有部分习题答案，便于读者学习，加深对概念和原理的理解。此外，《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》有配套电子教案。

目录

章　绪论
1.1　信息论的形成和发展
1.2　通信系统的模型
习题

第2章　信源与信息熵
2.1　信源的描述与分类
2.1.1　无记忆信源
2.1.2　有记忆信源
2.1.3　马尔可夫信源

2.2　离散信源熵和互信息
2.2.1　自信息量
2.2.2　离散信源熵
2.2.3　互信息
2.2.4　数据处理中信息的变化
2.2.5　熵的性质

2.3　离散序列信源熵
2.3.1　离散无记忆信源的序列熵
2.3.2　离散有记忆信源的序列熵

2.4　连续信源熵和互信息
2.4.1　幅度连续的单个符号信源熵
2.4.2　波形信源熵
2.4.3　大熵定理
2.5　冗余度
本章小结
习题

第3章　信道与信道容量
3.1　信道的基本概念
3.1.1　信道的分类
3.1.2　信道参数
3.1.3　信道容量的定义

3.2　离散单个符号信道及其容量
3.2.1　无干扰离散信道
3.2.2　对称DMC信道
3.2.3　准对称DMC信道
3.2.4　一般DMC信道
3.3　离散序列信道及其容量

3.4　连续信道及其容量
3.4.1　连续单符号加性信道
3.4.2　多维无记忆加性连续信道
3.4.3　限时限频限功率的加性高斯白噪声信道
3.5　信源与信道的匹配
本章小结
习题

第4章　信息率失真函数
4.1　平均失真和信息率失真函数
4.1.1　失真函数
4.1.2　平均失真
4.1.3　信息率失真函数R（D）
4.1.4　信息率失真函数的性质
4.1.5　信息率失真函数与信道容量的比较
4.2　离散信源和连续信源的R（D）计算
本章小结
习题

第5章　信源编码
5.1　编码的定义
5.2　无失真信源编码
5.2.1　定长编码定理
5.2.2　变长编码定理
5.2.3　佳变长编码
5.3　限失真信源编码定理

5.4　常用信源编码方法简介
5.4.1　游程编码
5.4.2　算术编码
5.4.3　矢量量化
5.4.4　预测编码
5.4.5　变换编码
本章小结
习题
第6章　信道编码
第7章　加密编码
附录　本书所用符号及含义
部分习题参考答案
参考文献

作者介绍

曹雪虹，南京工程学院副校长，南京邮电大学通信与信息工程学院教授、博士生导师。长期从事信息与通信工程专业的教学和科研工作，开设“信息论基础”、“编码理论”、“信息论与编码”、“数字信号处理”等本科和研究生课程。主持或参加国家自然科学基金、信息产业部、省自然科学基金等科研项目十余项，内容包括无线通信、多媒体传输等方面的理论研究和产品研发。已在国内外学术刊物和会议上发表学术论文70多篇，其中多篇被SCI/EI/ISTP收录。主编和参编出版专著和教材5本，其中主编《信息论与编码》被列入“十五”*规划教材，《信息论基础》被列入“十一五”*规划教材。《信息论与编码》已经被全国百余所高校选用，累计印刷20余次，销售量超过10万册。

文摘

序言

信息论与编码（第2版） （高等院校信息与通信工程系列教材） 简介 本书是一部深入探讨信息论基本原理及其在编码技术中应用的权威教材。作为高等院校信息与通信工程系列教材的重要组成部分，本书面向信息与通信工程专业的本科生和研究生，旨在构建学生坚实而全面的理论基础，并引导他们理解和掌握信息传输、处理和存储的核心概念与方法。本版在保留前版精髓的基础上，进行了内容更新和细节优化，以更贴近当前通信技术发展的脉络和学术前沿。 核心内容概述 本书的核心在于信息论的基石——信息度量，以及由此延伸出的信道容量概念。我们将从概率论的视角出发，引入离散随机变量和连续随机变量，并在此基础上定义信息熵。熵作为衡量不确定性或信息量的基本工具，将贯穿全书的始终。我们将详细分析熵的各种性质，如非负性、可加性、非线性以及与其他度量（如联合熵、条件熵、互信息）的关系。对不同概率分布下的熵进行计算和分析，例如伯努利分布、二项分布、均匀分布、高斯分布等，将帮助读者建立直观的理解。 紧随其后，我们将深入研究信道的概念。信道是信息传输的媒介，其特性直接影响信息的可靠性。本书将详细介绍离散无记忆信道（DMC）模型，并在此基础上引出信道容量。信道容量定义为在给定信道下，能够可靠传输的最大信息速率。这一概念是信息论的灵魂，它指明了信息传输的理论极限。我们将学习如何计算不同类型DMC的信道容量，例如二元对称信道（BSC）、二元擦除信道（BEC）等，并理解输入概率分布对信道容量的影响。此外，对于连续信道，尤其是高斯白噪声信道（AWGN），我们将推导其信道容量公式（香农-哈特利公式），揭示带宽、信噪比与容量之间的关系，这对于理解现代通信系统的设计至关重要。 信息论的另一核心组成部分是信源编码和信道编码。信源编码的目标是去除信息中的冗余，实现数据的压缩，而信道编码则是为了在传输过程中抵抗噪声干扰，提高传输的可靠性。 在信源编码部分，本书将重点介绍无损信源编码和有损信源编码。对于无损编码，我们将深入讲解香农展开定理，它给出了无损编码的理论极限——信源熵。在此基础上，我们将详细分析一系列经典的无损编码算法，包括： 变长编码 (Variable-Length Coding, VLC)： 霍夫曼编码 (Huffman Coding)：这是最为经典的最优前缀码编码方法，本书将详细阐述其构建算法、编码和译码过程，并证明其最优性。我们将分析霍夫曼编码在不同概率分布下的性能表现，以及其实现上的优势和局限性。 算术编码 (Arithmetic Coding)：作为比霍夫曼编码更接近理论极限的编码方法，算术编码能够为整个消息分配一个单一的数值，从而实现更高的压缩率。本书将详细解析算术编码的工作原理，包括编码和译码过程，并讨论其在实际应用中的优点和挑战。 香农-法诺编码 (Shannon-Fano Coding)：虽然在实际应用中不如霍夫曼编码广泛，但香农-法诺编码也是一种重要的变长编码方法，本书会对其进行介绍，分析其构建过程及其与霍夫曼编码的比较。 行程长度编码 (Run-Length Encoding, RLE)：针对具有连续重复符号的数据，RLE是一种简单而有效的压缩方法，本书将介绍其基本原理和应用场景。 字典编码 (Dictionary Coding)： Lempel-Ziv (LZ) 系列算法：包括LZ77、LZ78、LZW等，这些算法通过构建动态字典来实现高效压缩，广泛应用于ZIP、GIF等文件格式。本书将深入解析LZ算法的原理，以及它们如何通过查找重复模式来实现压缩。 在有损信源编码方面，我们将介绍信息论对有损压缩的理论指导，即率失真理论 (Rate-Distortion Theory)。率失真函数R(D)刻画了为了达到失真度D，所需的信息速率的最小值。本书将介绍率失真函数的概念、计算方法，以及它在衡量有损编码性能中的重要性。在此基础上，我们将介绍一些典型的有损编码技术，例如： 量化 (Quantization)：将连续或离散的输入值映射到有限数量的离散输出值。我们将讨论均匀量化、非均匀量化（例如PCM、DPCM）、以及更高级的矢量量化（VQ）等。 变换编码 (Transform Coding)：将信号从时域或空域变换到另一域，然后在变换域进行量化和编码，以更有效地表示信号能量。例如，离散余弦变换（DCT）在JPEG图像压缩和MPEG视频压缩中发挥着关键作用。 预测编码 (Predictive Coding)：利用信号的局部相关性，对当前样本进行预测，只编码预测误差。 在信道编码部分，本书将聚焦于如何通过增加冗余来抵抗噪声，提高信息传输的可靠性。我们将首先介绍线性分组码 (Linear Block Codes)。 基本概念：码字、码组、码率、汉明距离、最小汉明距离、纠错能力。 构造与译码： 校验矩阵 (Parity Check Matrix) H 和 生成矩阵 (Generator Matrix) G：介绍它们在码字生成和校验中的作用，以及它们之间的关系。 系统码 (Systematic Code)：介绍如何构造和译码系统码。 标准阵列 (Standard Array)：介绍其在软判决译码中的应用。 汉明码 (Hamming Codes)：作为一种简单而有效的纠错码，汉明码在本书中将作为典型案例进行详细介绍，包括其构造、译码过程以及纠错能力。 循环码 (Cyclic Codes)：介绍其代数结构和生成多项式，以及BCH码和RS码等重要码族的基础。 BCH码 (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes)：具有较强的纠错能力，尤其适用于随机错误。 Reed-Solomon (RS) 码：在纠正突发错误方面表现出色，广泛应用于CD、DVD、QR码以及通信系统。 本书还将介绍卷积码 (Convolutional Codes)。 编码器模型：移位寄存器、生成多项式。 状态图 (State Diagram)、编码树 (Trellis Diagram)：介绍如何可视化卷积码的编码过程。 译码算法： 维特比译码 (Viterbi Decoding)：这是最有效的最大似然译码算法，本书将详细阐述其动态规划原理和实现过程。 序贯译码 (Sequential Decoding)：介绍其基本思想和应用。 此外，为了更贴近实际应用，本书还会介绍现代编码理论的若干重要进展，包括： Turbo码 (Turbo Codes)：作为第一代软输入软输出（SISO）的迭代解码码，Turbo码的出现极大地推动了通信系统性能的提升，逼近了香农限。本书将深入分析Turbo码的结构，包括交织器、并联卷积码和SISO译码器，以及其迭代解码过程。 LDPC码 (Low-Density Parity-Check Codes)：另一类性能优异的SISO码，LDPC码在理论和实际应用中都取得了巨大成功。本书将介绍LDPC码的稀疏校验矩阵结构，以及其高效的迭代解码算法（如和积算法）。 编码与调制联合设计：探讨在信道容量约束下，如何联合优化编码和调制策略以获得最佳的传输性能。 学习方法与预期收获 本书在内容编排上，由浅入深，逻辑清晰。从基本概念的引入，到理论的深入推导，再到编码算法的具体实现，力求为读者提供一个完整的知识体系。每章都配有适当的例题和习题，旨在巩固所学知识，培养分析和解决问题的能力。 通过学习本书，读者将能够： 1. 深刻理解信息论的核心概念：掌握信息熵、联合熵、条件熵、互信息等度量信息和不确定性的基本工具，并能将其应用于实际问题分析。 2. 掌握信道容量的计算与意义：理解信息传输的理论极限，了解带宽、信噪比等参数对通信系统性能的影响。 3. 熟悉各类信源编码技术：能够分析不同压缩算法的原理和性能，为数据存储和传输提供有效的压缩方案。 4. 掌握信道编码的基本原理与主流算法：理解纠错码的作用，能够设计和分析简单的纠错码，并熟悉现代高性能编码技术如Turbo码和LDPC码的原理。 5. 建立扎实的数学基础：信息论与编码涉及大量的概率论、线性代数和离散数学知识，本书的深入学习将有效提升读者的数学建模与分析能力。 6. 为后续高级课程和研究打下坚实基础：本书的内容是信号处理、通信系统、信息安全等领域的重要基础，为读者进一步深入学习相关领域奠定坚实的基础。 适用对象 本书适合于高等院校通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业本科生和研究生作为教材使用。同时，也适用于从事通信、信息处理、数据压缩、纠错编码等领域的研究和工程技术人员作为参考书。 总结 《信息论与编码（第2版）》以其严谨的理论体系、清晰的讲解脉络和广泛的应用视角，致力于为信息与通信工程领域的莘莘学子和业界同仁提供一本不可或缺的经典教材。通过对本书的学习，读者将能真正领略信息科学的魅力，并为解决现代通信和信息处理中的复杂问题打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得相当朴实，深蓝色的主色调配上醒目的白色字体，给人一种严谨、专业的初步印象。当我第一次翻开它时，首先注意到的是其清晰的排版和合理的章节结构。作者在引言部分就为读者勾勒出了一个宏大的知识图景，让人对接下来的学习内容充满期待。它似乎没有试图在开篇就抛出过于晦涩的理论，而是以一种循序渐进的方式，将信息论这个看似抽象的领域逐步具象化。比如，在介绍信源编码的基础概念时，作者似乎巧妙地结合了实际应用场景，而不是单纯罗列公式，这对于初学者来说无疑是一个巨大的帮助，能让人快速抓住核心思想，而不是迷失在数学的海洋里。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都超出了我的预期，尤其是在处理一些前沿和复杂的编码技术时，展现出了极高的水准。我记得有几章深入探讨了纠错码的构造原理和性能分析，讲解得非常透彻，每一个定理的推导都逻辑严密，环环相扣。作者在选择例题时也非常用心，既有基础的验证性练习，也有需要综合运用多个知识点才能解决的难题，这极大地锻炼了读者的分析和解决问题的能力。读完这部分内容，我感觉自己对信道容量的限制以及如何通过编码手段逼近这个理论极限，有了更深层次的理解，不再是停留在表面的概念认知上，而是真正理解了背后的机制。

评分☆☆☆☆☆

与其他教材相比，我特别欣赏它在数学严谨性和工程实用性之间找到的那个微妙平衡点。很多理论教材往往过于侧重于纯数学证明，使得工程背景的读者望而却步；而另一些工程导向的书籍又可能在理论深度上有所欠缺。但此书似乎在这两者之间做到了取长补短。它在保证数学描述准确无误的前提下，总是会及时地“拉回”到实际的通信系统中去，阐述这些理论模型是如何指导现代通信标准和技术实现的。这种双重视角，让我这个希望将理论应用于实践的读者感到受益匪浅，它提供了一个坚实的理论基石，同时指明了通往工程应用的道路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编撰风格有一种老派的学术魅力，文字虽不花哨，却字字珠玑，信息密度极高。我发现，在阅读过程中，我需要经常停下来仔细回味作者对某个关键概念的定义和解释，因为它往往用最精炼的语言概括了大量的思想。这种风格要求读者必须保持高度的专注，不能走马观花。特别是对于那些已经对信息论有初步了解的人来说，这本书提供了一个绝佳的“精炼”和“深化”的工具。它不像有些新出版的教材那样追求时髦的排版或大量的图示来分散注意力，而是完全聚焦于知识的内核本身，读起来感觉非常“实在”。

评分☆☆☆☆☆

作为一个需要经常回顾和查阅相关资料的研究者，我非常看重一本教材的工具书价值。这本书在这方面表现出色。它的索引系统做得相当完善，关键术语和公式都标注得清晰明确，使得快速定位特定知识点变得非常高效。更难能可贵的是，书中的许多结论和定理都有清晰的来源或背景介绍，这为进一步深入研究相关的原始文献提供了很好的指引。它不仅仅是一本学习的教材，更像是一个结构良好的知识库，在我需要验证某个特定编码效率或信息度量定义时，总能迅速从中找到可靠的参考答案，是案头常备的工具书之一。