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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• 数字通信
• 信道编码

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302192992

商品编码：29706810347

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)

：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：0.440kg

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) 概述 本书是面向高等院校信息与通信工程专业学生的一本经典教材，深入浅出地阐述了信息论的基本原理、核心概念以及编码理论在现代通信系统中的关键作用。全书体系严谨，内容充实，理论性与实践性兼备，旨在为读者构建扎实的理论基础，培养解决实际工程问题的能力。第2版在原有的基础上，根据学科发展的最新动态和教学实践的反馈，对内容进行了更新和优化，使其更具前瞻性和适应性。 第一部分：信息论基础 信息论是研究信息及其度量、传输、存储和处理的学科。本书的第一部分系统地介绍了信息论的核心理论，为后续编码章节奠定了坚实的理论基础。 信息度量与熵： 课程首先从信息的基本概念入手，探讨如何量化信息。在这里，我们引入了“信息量”的概念，并解释了它与事件发生概率之间的负对数关系。一个低概率事件的发生所包含的信息量远大于高概率事件。在此基础上，我们定义了“熵”（Entropy），它代表了一个随机变量所包含的平均信息量，也反映了不确定性的程度。离散随机变量的熵通过求和方式计算，而连续随机变量则通过积分方式定义。我们还会探讨熵的性质，例如非负性、最大值（均匀分布时达到最大）以及加性（独立随机变量的熵之和）。 联合熵、条件熵与互信息： 课程进一步将信息论的概念推广到多个随机变量的场景。联合熵（Joint Entropy）衡量了多个随机变量共同所包含的平均信息量。条件熵（Conditional Entropy）则是在已知某个随机变量的条件下，另一个随机变量所剩余的不确定性。它揭示了信息传递中的冗余和相关性。互信息（Mutual Information）是信息论中一个至关重要的概念，它量化了两个随机变量之间共享的信息量，即通过了解一个变量的值，我们能够减少多少对另一个变量的不确定性。互信息是衡量信道容量、信源编码效率以及分类器性能的关键指标。我们会详细分析互信息的性质，例如非负性、对称性、以及它与联合熵、条件熵之间的关系（例如 $I(X;Y) = H(X) - H(X|Y) = H(Y) - H(Y|X) = H(X) + H(Y) - H(X,Y)$）。 信道容量： 信道容量是信息论的核心概念之一，它定义了一个通信信道能够可靠传输信息的最大速率。本书将详细讲解各种典型信道的容量，例如二元对称信道（BSC）、加性高斯白噪声信道（AWGN）等。对于AWGN信道，我们将引入香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），该定理给出了离散时间、无限带宽信道的容量公式，揭示了信噪比和带宽对信道容量的决定性影响。我们会深入探讨该定理的含义，以及如何通过增加带宽或提高信噪比来提升信道的传输能力。此外，还会讨论具有有限带宽和噪声的信道的容量计算和优化方法。 信源编码与数据压缩： 信源编码的目标是去除信源信息中的冗余，以更紧凑的方式表示信息，从而实现数据压缩。本书将介绍多种信源编码方法。霍夫曼编码（Huffman Coding）是一种最优的变长编码方法，它根据信源符号出现的概率来分配不等长的码字，出现概率越高的符号分配越短的码字，反之亦然。我们会详细讲解霍夫曼编码的构造算法及其最优性证明。算术编码（Arithmetic Coding）是一种更先进的无损压缩技术，它将整个信源消息映射到一个实数区间上的一个点，从而实现更高的压缩效率，尤其在符号概率分布接近时表现优异。此外，还会介绍LZW编码（Lempel-Ziv-Welch）等字典编码方法，以及它们在实际应用中的优劣。 第二部分：编码理论 编码理论是信息论的重要分支，它研究如何设计有效的编码方案，以便在存在噪声的信道中可靠地传输信息。本书的第二部分将重点介绍各种纠错编码技术。 编码的基本概念与模型： 课程将首先介绍编码的基本模型，包括发送端、信道和接收端。我们会定义码字（Codeword）、码率（Code Rate）、码距（Hamming Distance）等核心概念。码距是衡量两个码字之间差异的度量，它在纠错码的设计中起着至关重要的作用。一个具有较大最小码距的编码能够纠正更多的错误。我们将介绍最小码距（Minimum Distance）与纠错能力之间的关系，即一个编码的最小码距 $d_{min}$，可以纠正 $lfloor (d_{min}-1)/2 floor$ 个随机错误。 线性分组码： 线性分组码是一类重要的代数码，它们的编码和译码过程可以用线性代数的方法来描述。我们会详细介绍生成矩阵（Generator Matrix）和校验矩阵（Parity-Check Matrix）的概念，以及如何利用它们进行编码和译码。海明码（Hamming Code）是线性分组码中最经典和广泛应用的例子之一，它能够检测和纠正单个错误，具有结构简单、译码方便的特点。我们会深入分析海明码的构造原理和纠错能力。此外，还会介绍循环码（Cyclic Code），它是一类具有特殊代数结构的线性分组码，易于实现高效的硬件译码。BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code）和RS码（Reed-Solomon Code）是强大的多进制分组码，它们在抵抗突发错误方面具有优异的性能，广泛应用于存储设备（如CD、DVD、硬盘）和通信系统。本书将介绍BCH码和RS码的基本原理、构造方法和译码算法。 卷积码： 与分组码将数据分成独立的块进行编码不同，卷积码将输入数据流视为一个连续的序列，并根据当前输入符号和若干先前输入符号来生成输出码字。我们会介绍卷积码的生成多项式（Generator Polynomials）和状态图（State Diagram）以及树形图（Trellis Diagram）等表示方法。维特比译码算法（Viterbi Decoding Algorithm）是卷积码的一种高效的最大似然译码算法，它能够找到最有可能传输的原始信息序列，从而实现可靠的通信。我们将详细分析维特比算法的原理和实现。 Turbo码与LDPC码： 随着通信系统对性能要求的不断提高，Turbo码和LDPC码（Low-Density Parity-Check Code）等现代强纠错码应运而生。Turbo码通过迭代译码的方式，实现了接近香农极限的传输性能，在3G/4G/5G通信系统中得到了广泛应用。LDPC码同样是一种性能卓越的纠错码，其在稀疏校验矩阵的结构下，可以通过并行的消息传递算法实现高效译码。本书将对Turbo码和LDPC码的结构、译码原理及其性能优势进行详细介绍，并探讨它们在实际通信系统中的应用前景。 编码在实际系统中的应用： 课程的最后，将探讨编码技术在各种实际通信系统中的具体应用，例如卫星通信、移动通信、数字电视广播、数据存储等。通过分析不同场景下的信道特性和性能需求，阐述如何选择和设计合适的编码方案来提高系统的可靠性和效率。 学习本书的收益 通过系统学习本书，读者将能够： 深刻理解信息论的基本原理，掌握信息度量、熵、互信息等核心概念。 掌握不同类型信道的信道容量概念，了解影响信道容量的因素。 熟练掌握霍夫曼编码、算术编码等数据压缩技术。 深入理解线性分组码、卷积码等经典纠错编码的原理和构造方法。 掌握海明码、BCH码、RS码、卷积码等编码的译码算法，如维特比译码。 了解Turbo码和LDPC码等现代强纠错码的设计思想和性能优势。 能够分析和设计满足特定通信系统需求的编码方案。 为进一步深入研究通信信号处理、信息安全等相关领域打下坚实的理论基础。 本书适宜作为高等院校信息与通信工程、电子工程、计算机科学等相关专业本科生和研究生学习“信息论与编码”课程的教材。也适合从事通信、信息处理、数据压缩等领域的工程技术人员参考阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧设计实在是太让人眼前一亮了！从打开书本的那一刻起，我就被它那种严谨而又不失现代感的视觉风格所吸引。纸张的质感摸起来非常舒服，厚度适中，不像有些教材读起来沉甸甸的很有负担。更值得称赞的是，书中的图表和公式的绘制质量达到了一个非常高的水准，线条清晰，逻辑分明，即便是初次接触复杂概念时，也能通过这些精美的插图快速建立起直观的认识。尤其是那些流程图和结构示意图，简直可以说是艺术品级别的，它们不仅仅是信息的载体，更像是学习过程中的向导，引导着读者的思绪一步步深入。而且，全书的字体选择和字号大小也经过了深思熟虑，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳，这对于需要啃读大量理论的专业书籍来说，无疑是一个巨大的加分项。这种对细节的极致追求，从侧面反映出编者和出版社在教材制作上的专业和用心，让人在捧读时就油然而生一种尊重感和信赖感。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事逻辑和知识点的组织方式，简直可以称得上是教科书级别的典范。作者在铺陈理论时，遵循着由浅入深、层层递进的原则，每引入一个新的概念，都会巧妙地与前文已有的知识点建立联系，使得整个知识体系显得异常的完整和融会贯通。我尤其欣赏作者在处理那些抽象、晦涩的数学推导时所采用的“循序渐进”的策略。他们似乎总能找到最恰当的比喻或者最简洁的路径来解释复杂的定理，避免了许多教材中那种生硬的、直接“砸”出公式的做法。读起来一点也不觉得枯燥乏味，更像是在听一位经验丰富的大师在娓娓道来，耐心解答你心中的每一个“为什么”。这种行云流水的讲解，极大地降低了跨入这个专业领域的门槛，让那些原本望而却步的同学也能找到学习的信心和乐趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名正在进行毕业设计的大四学生，我深切体会到了本书在“实践应用”方面所提供的巨大价值。很多理论书籍往往停留在纯粹的数学推导和概念介绍上，读完后依然感觉“纸上谈兵”。然而，这本书很不一般，它非常注重理论与工程实践之间的桥梁搭建。书后的习题设计就体现了这一点，它们不仅仅是简单地检验公式记忆，更多的是设置了贴近实际工程问题的场景，要求读者综合运用所学知识进行分析和设计。更让我惊喜的是，在某些关键章节的末尾，作者还穿插了对现代通信系统或数据压缩算法中实际案例的剖析，这种“理论指导实践”的模式，让我对所学知识的工程意义有了更深刻的理解，极大地拓宽了我的技术视野，真正让我感受到了知识的力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，我个人感觉是那种非常老派、严谨的学术口吻，但又恰到好处地保持了一种面向读者的亲切感。它不像某些译著那样，因为翻译的僵硬而显得佶屈聱牙，而是充满了清晰的逻辑性和精确的表达。作者在定义每一个术语时都力求做到滴水不漏，确保读者不会产生任何歧义。虽然初看起来会觉得节奏稍微偏慢，但这恰恰是确保理解深度的必要代价。我特别喜欢作者在阐述一些历史背景或提出某个理论的动机时所用的笔墨，这让原本冰冷的公式背后，似乎能感受到研究者们探索真理时的心路历程，使得学习过程不再是机械的记忆，而是一种智力上的共鸣和追随。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的内容深度和广度都远超出了我当初的预期。起初，我以为它会是一个基础入门的教材，但深入阅读后发现，它不仅扎实地覆盖了所有核心基础知识，还在一些前沿和深入的课题上进行了相当有深度的探讨。比如在讨论信源编码效率的极限时，那种对信息熵本质的挖掘，以及在信道编码中对纠错能力的极限分析，都展现了作者深厚的学术造诣。对于一个想从“了解”过渡到“精通”的读者来说，这本书提供的“深度挖掘”环节是至关重要的。它为我后续进行更高级的专业文献阅读和研究工作打下了极其坚实的基础，它不仅仅是一本“学会怎么做”的书，更是一本“明白为什么这么做”的百科全书。