信息论与编码(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

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

王勇 等 著

图书标签:

• 信息论
• 编码学
• 通信工程
• 信息与通信
• 高等教育
• 教材
• 理论基础
• 信道编码
• 数据压缩
• 数字通信

店铺： 广影图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302316091

商品编码：29751936693

包装：平装

出版时间：2013-03-01

基本信息

书名：信息论与编码(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：36.00元

作者：王勇 等

出版社：清华大学出版社

出版日期：2013-03-01

ISBN：9787302316091

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.558kg

编辑推荐

---

内容提要

---

　　王勇、黄雄华、蔡国永编写的这本《信息论与编码》对信息论的基本概念(熵、平均互信息量、信道容量、信息率失真函数)以及与此相对的香农三大极限编码定理(无失真信源编码定理、限失真信源编码定理和信道编码定理)做了系统的介绍，并以信息论为基础，介绍了信源编码、信道编码和加密编码的基本原理和方法，对一些具体编码方法的现实应用和编程实现也做了简单介绍，后，对相关领域的发展进行了概述和展望，在附录中还给出了一些科研与创新的相关经验。
　　《信息论与编码》注重启发式的教学，注重创新能力的培养，对难于理解的信息论与编码的关键性问题给出了思考提示。在编写方式上进行了创新，采用不同字体区分不同内容，为读者留出了创新空间。
　　《信息论与编码》适用于高等院校信息工程、通信工程、雷达、信息安全、计算机、电子学、信息与计算科学等相关专业的本科生、研究生的教学，也可以用于教学、科研和工程的参考。

目录

---

章 绪论第2章 信源及信息度量第3章 信道及其容量第4章 无失真信源编码第5章 信息率失真函数与限失真编码第6章 信道编码第7章 加密编码第8章 香农信息论的局限性与发展展望第9章 信息论与编码技术的实现与应用附录 寄语及学习研究的经验和方法分享参考文献

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《信息论与编码》—— 穿越信息洪流的导航仪 在信息爆炸的时代，我们每天都被海量数据所包围。从社交媒体上的文字、图片、视频，到科学研究中的实验数据，再到金融交易中的实时行情，信息无处不在，其重要性不言而喻。然而，信息的传递并非易事，它面临着噪声的干扰、带宽的限制、存储的压力，以及传输过程中的潜在失真。如何有效地获取、表示、压缩、传输和存储信息，并保证其可靠性和安全性，成为了现代通信、计算机科学、人工智能等众多领域的核心问题。 《信息论与编码》正是应运而生，它为我们提供了一套严谨而深刻的理论框架，帮助我们理解信息的本质，掌握信息处理的规律，并为解决信息时代的各种挑战提供强大的工具。本书并非一本简单的技术手册，而是一次对信息世界奥秘的探索之旅，它将带领我们深入信息的底层逻辑，理解信息传递的物理极限，以及如何在实际应用中逼近这些极限。 信息论：解码信息世界的基本法则 本书的开篇，我们将踏入信息论的殿堂。信息论，由克劳德·香农创立，是研究信息量、信息熵、信道容量等基本概念的科学。在这里，我们将首先学习如何量化信息。这并非关于信息的丰富程度或主观价值，而是指消除不确定性所需的“数量”。一个硬币抛出正面或反面的不确定性，比只抛出正面的不确定性更大，因此前者包含的信息量也更大。本书将引入信息熵（Entropy）这一核心概念，它精确地度量了随机变量的不确定性，也代表了平均而言，理解该变量需要多少信息量。高熵意味着高不确定性，也意味着需要更多信息来消除这种不确定性。 接着，我们将探讨联合熵（Joint Entropy）和条件熵（Conditional Entropy）。联合熵衡量两个或多个随机变量共同存在的不确定性，而条件熵则是在已知某个随机变量的情况下，另一个随机变量的不确定性。通过这些概念，我们可以理解变量之间的关联性，例如，如果已知一个人说“下雨”，那么他看到“天空是灰色的”这一事件的不确定性就会大大降低，这就是条件熵的应用。 互信息（Mutual Information）是信息论中另一个至关重要的概念，它度量了两个随机变量之间共享的信息量。换句话说，它衡量了知道其中一个变量的值，能够减少多少对另一个变量的不确定性。互信息是理解特征选择、信息增益等问题的基础。在机器学习中，互信息被广泛用于衡量特征与目标变量之间的相关性，从而选择最具有预测能力的特征。 本书还将深入探讨信道（Channel）的概念，信道是信息传递的媒介，它可能引入噪声，导致信息失真。我们将分析各种经典的信道模型，如二元对称信道（Binary Symmetric Channel, BSC），它描述了比特0和1在传输中以一定概率被翻转的情况。通过这些模型，我们可以理解信息在传输过程中可能遇到的挑战。 香农提出的信道容量（Channel Capacity）是信息论的基石之一。它定义了在某个特定信道上，能够可靠地传输信息的最大速率。信道容量是信息论的“物理极限”，它告诉我们，只要信息速率不超过信道容量，我们就有理论上的可能实现任意低的错误率；一旦超过，错误率将不可避免地急剧上升。理解信道容量，对于设计高效可靠的通信系统至关重要。本书将详细推导和解释香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），揭示信道容量与信道带宽、信噪比之间的关系，这对于我们设计无线通信、光纤通信等系统具有指导意义。 编码：为信息穿上坚固的铠甲 如果说信息论为我们揭示了信息的奥秘和传递的极限，那么编码技术就是实现这些极限的“魔法”。编码的目标是在信息传输或存储的过程中，克服噪声和干扰，提高信息的可靠性，同时兼顾效率。本书将重点介绍两大类编码技术：信源编码（Source Coding）和信道编码（Channel Coding）。 信源编码，也称为数据压缩，其目的是减少信息表示所需的比特数，从而实现信息的有效存储和传输。本书将介绍经典的信源编码方法，如霍夫曼编码（Huffman Coding）。霍夫曼编码是一种变长编码，它为出现频率高的符号分配较短的码字，为出现频率低的符号分配较长的码字，从而达到整体编码长度的最小化。书中将详细阐述霍夫曼编码的构造算法，并分析其最优性。 此外，我们还将探讨算术编码（Arithmetic Coding）。算术编码比霍夫曼编码在压缩效率上更进一步，它将整个消息视为一个实数区间内的点，并用一个小数来表示该点，从而实现更精细的压缩。本书将深入讲解算术编码的原理及其优势。 信道编码则专注于在信息中引入冗余，以便在接收端能够检测和纠正传输过程中产生的错误。本书将系统介绍各种信道编码方案，从基础的线性分组码（Linear Block Codes）到更复杂的卷积码（Convolutional Codes）以及现代的Turbo码和LDPC码。 在线性分组码方面，我们将学习海明码（Hamming Codes），这是一种简单而有效的纠错码，能够纠正单个比特错误。本书将讲解海明码的构造原理、校验矩阵和生成矩阵，以及其纠错能力。我们还会介绍循环码（Cyclic Codes），如BCH码和Reed-Solomon码，它们在数据存储（如CD、DVD）、通信系统（如卫星通信）和纠错领域有着广泛的应用。 卷积码是另一类重要的信道编码，它不像分组码那样将信息块独立编码，而是将输入比特流与一个移位寄存器进行卷积运算，产生输出比特流。本书将介绍卷积码的编码器结构、描述多项式，以及维特比算法（Viterbi Algorithm），这是一种高效的解码算法，能够找到最可能的发送码字。 步入现代通信的殿堂，本书还将重点介绍Turbo码和LDPC码（Low-Density Parity-Check Codes）。Turbo码是第一类能够接近香农极限的编码，它通过并行级联两个或多个卷积码，并引入交织器，实现了出色的纠错性能。LDPC码则是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码，它在性能上与Turbo码相当，并且在某些方面具有更强的并行处理能力，是5G等新一代通信技术的核心编码方案之一。本书将深入剖析Turbo码和LDPC码的设计思想、编码结构和解码算法，帮助读者理解其强大的纠错能力。 信息论与编码的融合与应用 《信息论与编码》的价值不仅在于理论的深度，更在于其强大的应用潜力。本书将贯穿始终地强调信息论与编码技术之间的紧密联系。例如，信道编码的设计往往需要以信道容量为指导，目标是设计出能够逼近信道容量的编码方案。 本书还将探讨信息论在其他领域的应用，如： 数据压缩： 无论是文件压缩（如ZIP、RAR）、图像压缩（如JPEG）、音频压缩（如MP3）还是视频压缩（如H.264、H.265），都离不开信息论的原理。 机器学习： 如前所述，互信息在特征选择中扮演着重要角色。此外，信息熵也常用于衡量模型的复杂度或不确定性。 密码学： 信息论也为理解信息安全性提供了基础。例如，熵的概念可以用来衡量密码的强度。 统计推断： 概率论和统计学是信息论的基础，反过来，信息论的概念也能指导统计推断。 学习本书将带给您： 深刻的理论洞察： 理解信息是什么，如何量化，以及它在通信和存储过程中可能遇到的瓶颈。 扎实的编码基础： 掌握各种经典和现代的信源编码与信道编码技术，理解它们的工作原理和性能优势。 解决实际问题的能力： 能够运用信息论与编码的知识，分析和设计通信系统、数据存储系统、数据压缩算法等。 面向未来的视野： 了解新一代通信技术（如5G、6G）背后的核心技术原理，为应对未来的信息挑战做好准备。 《信息论与编码》是一本为信息与通信工程领域的学生和研究人员量身打造的教材。它将以严谨的数学推导、清晰的逻辑讲解和丰富的实例，带领读者穿越信息的洪流，成为信息时代的驾驭者，而非被动的信息接受者。无论您是初学者还是有一定基础的专业人士，本书都将是您探索信息世界、提升专业能力的宝贵财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计很朴实，封面设计简洁明了，没有过多花哨的装饰，给人一种严谨、专业的学术气息。内页的纸张质量不错，印刷清晰，字迹工整，阅读起来眼睛不容易疲劳。作为一本面向高等院校的教材，它在排版上也花了不少心思，章节划分清晰，小标题设置合理，使得学习者可以很方便地找到自己需要的内容。我特别欣赏它在结构上的安排，从基础概念的引入到复杂理论的深入探讨，层层递进，逻辑性很强，这对于初学者来说非常友好。书本的厚度适中，虽然内容涵盖范围广，但整体感觉并没有臃肿感，体现了编者在内容取舍上的功力。总体来说，从物理感受上来说，这是一本让人愿意拿在手里翻阅的教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格非常注重逻辑推导的严密性，几乎每一步论证都有详实的数学基础作为支撑。它不是那种简单地罗列公式和结论的教科书，而是更侧重于“为什么是这样”的深入剖析。对于每一个重要的定理和引理，作者都给出了详尽的证明过程，即便有些步骤需要读者自己花时间消化，但这种扎实的教学方式无疑能帮助我们建立起坚实的理论框架。在处理一些比较抽象的概念时，作者常常会借助一些具体的例子或者类比来辅助理解，虽然这些辅助材料并不复杂，但它们在打通概念之间的壁垒上起到了关键作用。我感觉作者在力求做到内容全面的同时，并没有牺牲数学推导的深度和广度，这对于目标读者群体来说是非常有价值的。

评分☆☆☆☆☆

我注意到这本书在章节的衔接处理上做得相当出色，仿佛在讲述一个环环相扣的故事。前一章的知识点往往是下一章深入讨论的基石，而不是孤立存在。特别是当涉及到一些需要综合运用多种数学工具解决的问题时，教材会巧妙地回顾前文的关键公式或定理，提醒读者如何将知识点串联起来。这种流畅的过渡使得学习的连贯性大大增强，减少了学习过程中因知识点跳跃而产生的困惑感。它不像有些教材那样，读完一章感觉好像换了一个主题，而是始终围绕着核心思想不断深化。这种结构上的精心设计，极大地提升了自学者的学习效率和对学科全貌的把握能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书在内容选择上展现出一种务实的态度，它并没有过多地纠缠于一些过于偏门或者在当前工程实践中应用较少的细节，而是将笔墨集中在那些被广泛接受和实际应用的核心理论上。这种聚焦使得教材的重点非常突出，能够让读者在有限的时间内掌握最关键的知识体系。例如，在介绍信源编码和信道编码的部分，对于经典算法的阐述既保证了理论的完整性，又没有过度陷入复杂的优化细节，更多地是展现了算法的思想和核心思想。这种取舍无疑是明智的，确保了学生在学完之后，能够带着一套可以直接用于理解和分析实际通信系统的知识体系走出课堂。

评分☆☆☆☆☆

从教学法的角度来看，这本书的习题部分是其一大亮点。习题的设计层次分明，难度梯度平滑过渡，从基础概念的检验到复杂问题的综合分析，几乎覆盖了每一节课本内容的精髓。更重要的是，有些习题本身就是对课本理论的延伸和深化，而不是简单的重复计算。我发现有些习题需要跳出课本的既有框架进行思考，这对于培养独立解决问题的能力至关重要。虽然我还没有完全解答完所有的课后练习，但仅从题目的设计质量来看，它们是检验学习效果和巩固理解的绝佳工具。这本教材似乎深谙“做中学”的道理，通过实践来内化理论。