信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材) 曹雪虹,張宗橙著 9787302 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹雪虹，張宗橙著 著

圖書標籤:

• 信息論
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• 教材
• 曹雪虹
• 張宗橙
• 信號處理
• 數字通信

店鋪： 天樂圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302192992

商品編碼：29301300247

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名：信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材)

定價：29.00元

作者：曹雪虹,張宗橙著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787302192992

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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普通高等教育“十五”*規劃教材

“十二五”江蘇省高等學校重點教材

信息論與編碼是電子信息類專業的基礎，對於理論研究和工程應用均由重要的指導作用。對於本科生和工程技術人員來說，由於理論基礎的不足以及實際應用的需要，不可能花很多精力去研讀復雜難懂、枯燥乏味的證明，他們迫切需要一本介紹信息論基礎知識且與實際應用緊密聯係的書籍，本書就是齣於這樣的目的編寫的。從多年的銷售數據和讀者的積極反饋來看，本書也起到瞭很好的普及作用。

本書特色：

（1）注重基本概念，用較通俗的文字解釋其物理意義，輔以一定的例題和圖錶說明。不再以復雜的公式來證明這些孰知的公理。

（2）聯係當前實際通信技術，使讀者學習後概念清晰，可以有目標地將概念應用於實際工作中。

（3）配有豐富的教學資源，包括習題、PPT、實驗係統和教學平颱等，可以在清華大學齣版社網站下載。

內容提要

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《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》重點介紹由香農理論發展而來的信息論的基本理論以及編碼的理論和實現原理。全書分7章，在介紹瞭有關信息度量的基礎上，重點討論瞭信道容量、率失真函數，以及無失真信源編碼、限失真信源編碼、信道編碼和密碼學中的理論知識及其實現原理。《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》注重概念，采用通俗的文字，聯係目前實際通信係統，用較多的例題和圖不闡述基本概念、基本理論及實現原理，盡量減少繁雜的公式定理證明。在各章的後還附有內容小結和大量習題，書後附有部分習題答案，便於讀者學習，加深對概念和原理的理解。此外，《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》有配套電子教案。

目錄

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章　緒論
1.1　信息論的形成和發展
1.2　通信係統的模型
習題

第2章　信源與信息熵
2.1　信源的描述與分類
2.1.1　無記憶信源
2.1.2　有記憶信源
2.1.3　馬爾可夫信源

2.2　離散信源熵和互信息
2.2.1　自信息量
2.2.2　離散信源熵
2.2.3　互信息
2.2.4　數據處理中信息的變化
2.2.5　熵的性質

2.3　離散序列信源熵
2.3.1　離散無記憶信源的序列熵
2.3.2　離散有記憶信源的序列熵

2.4　連續信源熵和互信息
2.4.1　幅度連續的單個符號信源熵
2.4.2　波形信源熵
2.4.3　大熵定理
2.5　冗餘度
本章小結
習題

第3章　信道與信道容量
3.1　信道的基本概念
3.1.1　信道的分類
3.1.2　信道參數
3.1.3　信道容量的定義

3.2　離散單個符號信道及其容量
3.2.1　無乾擾離散信道
3.2.2　對稱DMC信道
3.2.3　準對稱DMC信道
3.2.4　一般DMC信道
3.3　離散序列信道及其容量

3.4　連續信道及其容量
3.4.1　連續單符號加性信道
3.4.2　多維無記憶加性連續信道
3.4.3　限時限頻限功率的加性高斯白噪聲信道
3.5　信源與信道的匹配
本章小結
習題

第4章　信息率失真函數
4.1　平均失真和信息率失真函數
4.1.1　失真函數
4.1.2　平均失真
4.1.3　信息率失真函數R（D）
4.1.4　信息率失真函數的性質
4.1.5　信息率失真函數與信道容量的比較
4.2　離散信源和連續信源的R（D）計算
本章小結
習題

第5章　信源編碼
5.1　編碼的定義
5.2　無失真信源編碼
5.2.1　定長編碼定理
5.2.2　變長編碼定理
5.2.3　佳變長編碼
5.3　限失真信源編碼定理

5.4　常用信源編碼方法簡介
5.4.1　遊程編碼
5.4.2　算術編碼
5.4.3　矢量量化
5.4.4　預測編碼
5.4.5　變換編碼
本章小結
習題
第6章　信道編碼
第7章　加密編碼
附錄　本書所用符號及含義
部分習題參考答案
參考文獻

作者介紹

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曹雪虹，南京工程學院副校長，南京郵電大學通信與信息工程學院教授、博士生導師。長期從事信息與通信工程專業的教學和科研工作，開設“信息論基礎”、“編碼理論”、“信息論與編碼”、“數字信號處理”等本科和研究生課程。主持或參加國傢自然科學基金、信息産業部、省自然科學基金等科研項目十餘項，內容包括無綫通信、多媒體傳輸等方麵的理論研究和産品研發。已在國內外學術刊物和會議上發錶學術論文70多篇，其中多篇被SCI/EI/ISTP收錄。主編和參編齣版專著和教材5本，其中主編《信息論與編碼》被列入“十五”*規劃教材，《信息論基礎》被列入“十一五”*規劃教材。《信息論與編碼》已經被全國百餘所高校選用，纍計印刷20餘次，銷售量超過10萬冊。

文摘

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序言

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《信息論與編碼（第2版）》（高等院校信息與通信工程係列教材）由曹雪虹、張宗橙編著，ISBN號以9787302開頭，是一本深入探討信息科學核心理論及其在通信領域應用的重要著作。本書旨在係統性地構建讀者對信息論基礎概念的理解，並在此基礎上，闡述各種編碼技術在信息傳輸、存儲和處理中的關鍵作用。 核心內容概述： 本書內容涵蓋瞭信息論的經典理論框架，從信息量的度量、信源編碼到信道編碼，層層遞進，邏輯清晰。 第一部分：信息論基礎 信息量與熵： 本部分首先引入“信息量”這一核心概念，通過概率模型來量化信息的不確定性。讀者將學習到如何計算離散隨機變量的信息量，並理解其與概率分布的關係。在此基礎上，本書會詳細闡述“熵”（Entropy）的概念，將其定義為信源輸齣符號的平均信息量。不同類型的熵，如聯閤熵、條件熵、互信息等，也將被深入剖析。互信息尤為重要，它衡量瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，這對於理解通信係統中信息傳遞的有效性至關重要。例如，通過分析兩個隨機變量的互信息，我們可以判斷一個變量能否預測另一個變量，以及預測的準確程度。本書會給齣清晰的數學推導和直觀的解釋，幫助讀者掌握這些基本度量。 信源編碼定理（香農第一定理）： 這是信息論的基石之一。本部分將深入講解香農第一定理，即無損信源編碼定理。該定理指齣，任何信源的平均信息量（即熵）是該信源可以被無損壓縮的極限。也就是說，存在一種編碼方式，能夠將信源輸齣的符號序列以平均碼長接近其熵的值進行錶示，而不會丟失任何信息。本書會探討各種接近理論極限的信源編碼方法，例如哈夫曼編碼（Huffman Coding）和算術編碼（Arithmetic Coding）。哈夫曼編碼通過為齣現頻率較高的符號分配較短的碼字，而為齣現頻率較低的符號分配較長的碼字，從而實現最優的平均碼長。算術編碼則通過將整個消息映射到一個區間，並用一個分數來錶示該區間，從而在理論上能夠達到比哈夫曼編碼更接近熵的壓縮率。讀者將學習到這些編碼算法的原理、實現步驟以及它們在實際應用中的優缺點。 第二部分：信道編碼與傳輸 離散無記憶信道模型： 在信源編碼之後，信息需要通過信道進行傳輸。本部分將介紹常用的離散無記憶信道模型，如二元對稱信道（Binary Symmetric Channel, BSC）和二元刪除信道（Binary Erasure Channel, BEC）。這些模型能夠捕捉信道中常見的噪聲和錯誤，例如比特翻轉（0變成1，1變成0）或信息丟失。本書會分析不同信道模型的特性，以及它們對信息傳輸帶來的挑戰。 信道容量（香農第二定理）： 香農第二定理是信息論的另一個裏程碑，它定義瞭信道的“容量”（Channel Capacity）。信道容量是指在給定信道條件下，信息可以被可靠傳輸的最高速率。香農第二定理告訴我們，隻要信息傳輸速率低於信道容量，就存在某種編碼和解碼策略，使得信息傳輸的錯誤率可以任意小。反之，如果傳輸速率超過信道容量，任何編碼策略都無法保證低錯誤率。本書將詳細解釋信道容量的計算方法，並探討影響信道容量的因素，如信道帶寬、信噪比等。這些概念對於理解現代通信係統的設計至關重要。 糾錯碼（信道編碼）： 為瞭剋服信道噪聲對信息傳輸的影響，需要引入糾錯碼。本部分將係統介紹各類重要的糾錯碼。 綫性分組碼（Linear Block Codes）： 這是糾錯碼中最基本、最重要的一類。讀者將學習其代數結構，包括生成矩陣（Generator Matrix）和校驗矩陣（Parity-Check Matrix）。本書會深入講解循環碼（Cyclic Codes），如 BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem codes）和RS碼（Reed-Solomon codes）。RS碼在CD、DVD、通信衛星等領域有著廣泛應用，它能夠有效糾正突發錯誤。 捲積碼（Convolutional Codes）： 與分組碼不同，捲積碼的編碼輸齣不僅依賴於當前輸入，還依賴於之前的若乾個輸入。本書將介紹捲積碼的生成過程，以及其性能評估指標，如最小歐氏距離。讀者將學習到著名的維特比算法（Viterbi Algorithm），這是解碼捲積碼最有效的方法之一，它通過搜索最優路徑來找到最可能的原始信息序列。 Turbo碼與LDPC碼： 進入21世紀，Turbo碼（Turbo Codes）和LDPC碼（Low-Density Parity-Check Codes）的齣現極大地推動瞭通信係統的性能提升，它們在接近香農極限的速率下實現瞭極低的誤比特率。本書將介紹這兩種現代強力糾錯碼的結構、編碼和解碼原理。Turbo碼通過迭代解碼的方式，將兩個弱編碼器結閤起來，實現性能的飛躍。LDPC碼則以其稀疏的校驗矩陣和高效的迭代解碼算法而聞名，在Wi-Fi、5G等標準中扮演著核心角色。 第三部分：應用與拓展 信息論在通信係統中的應用： 本部分會將前麵學到的理論知識與實際通信係統聯係起來。讀者將瞭解信息論原理如何在現代通信係統中得到應用，例如如何設計高效的調製解調方案、如何優化信道分配、如何實現可靠的數據傳輸等。 信息論與其他學科的聯係： 本書還可能探討信息論與其他相關學科，如統計學、機器學習、密碼學等之間的聯係，展示信息論的廣泛影響力和跨學科價值。 本書的特色與價值： 《信息論與編碼（第2版）》以其係統性、嚴謹性和前沿性，成為信息與通信工程領域高等院校師生的重要參考書。本書的優點包括： 理論紮實： 嚴格的數學推導和清晰的概念解釋，為讀者構建堅實的理論基礎。 內容全麵： 覆蓋瞭信息論從基礎概念到核心定理，再到各類編碼技術的完整體係。 更新及時： 作為第二版，書中很可能包含對近年來的重要發展，如Turbo碼和LDPC碼的介紹，使其內容保持一定的前沿性。 教學輔助： 配備瞭可能包含的例題、習題，有助於學生鞏固所學知識，提高解決實際問題的能力。 總而言之，本書是一部集理論深度與工程應用為一體的優秀教材，它不僅幫助讀者理解信息傳輸的本質和限製，更為讀者提供瞭掌握現代通信係統設計與優化的關鍵工具。通過深入學習本書，讀者將能夠理解信息如何在各種復雜環境中高效、可靠地進行編碼、傳輸和解碼，這對於從事通信、計算機、人工智能等相關領域的科研和工程工作至關重要。

評分☆☆☆☆☆

在我看來，《信息論與編碼(第2版)》是一本非常值得推薦的教材，它在知識的深度和廣度上都做得十分齣色。書中對錯誤控製編碼的講解，讓我對接下來的學習有瞭明確的方嚮。我尤其欣賞作者們在介紹綫性分組碼時，對生成矩陣和校驗矩陣的詳細推導，以及它們如何影響編碼和譯碼的效率。書中還對循環碼和BCH碼等進行瞭深入的介紹，這些編碼在實際通信係統中扮演著至關重要的角色。讓我印象深刻的是，書中對捲積碼的介紹，作者們通過圖示的方式，將捲積編碼器的工作原理展現得一清二楚，並且對其維特比譯碼算法的推導也十分詳盡。這種深入到算法層麵的講解，讓我對如何設計和實現高效的糾錯係統有瞭更全麵的認識。這本書的價值在於，它不僅傳授瞭理論知識，更教會瞭如何將這些理論應用於實際的工程問題中，這對於我這樣的學習者來說，是非常寶貴的。

評分☆☆☆☆☆

這本《信息論與編碼(第2版)》真是讓我眼前一亮，我一直對信息傳輸的底層原理和數據壓縮的奧秘充滿好奇，而這本書恰好滿足瞭我這種渴望。初拿到書時，厚實而精煉的排版就給人一種紮實的感覺，扉頁上曹雪虹和張宗橙的名字也讓我對其學術嚴謹性充滿信心。在閱讀過程中，我驚喜地發現，作者們並沒有將理論知識枯燥地堆砌，而是通過大量的圖示和實例，將抽象的概念變得生動形象。例如，在解釋信源編碼時，書中對霍夫曼編碼的推導過程就清晰明瞭，配閤著代碼的演示，我仿佛能親眼看到信息如何被高效地壓縮。而且，它不僅僅停留在理論層麵，還對實際應用進行瞭深入的探討，比如在提到信道編碼時，關於糾錯碼的部分，我纔真正理解瞭為什麼我們日常使用的通信信號能夠如此穩定可靠地傳輸，即使在有乾擾的情況下也能保持數據的完整性。這種理論與實踐的結閤，讓我在學習的過程中，不僅掌握瞭知識，更能感受到知識的價值和魅力。總的來說，這不僅僅是一本教科書，更像是一次引人入勝的信息科學探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

這本《信息論與編碼(第2版)》給我的整體感受是，它在保持學術嚴謹性的同時，又充分考慮到瞭讀者的學習體驗。我之前對一些信息論的概念總覺得有些晦澀難懂，但在這本書中，作者們通過對不同編碼方式的比較分析，以及對各種編碼性能的評價，讓這些概念變得更加鮮活。比如，在對比幾種信道編碼的性能時，書中會詳細分析它們在誤碼率、編碼效率等方麵的優劣，並且會給齣在不同噪聲環境下哪種編碼更具優勢的指導性建議。這種實踐性的指導，讓我覺得這本書不僅僅是理論知識的堆砌，更是具有實際指導意義的工具書。我尤其欣賞的是，書中在介紹一些前沿的編碼技術時，並沒有止步於理論的介紹，而是會提及相關的應用場景和發展趨勢，這讓我對信息科學的未來發展有瞭更宏觀的認識。此外，書中對數學公式的推導過程也相當嚴謹，每一步都清晰可見，這對於需要深入理解的讀者來說，無疑提供瞭極大的便利。

評分☆☆☆☆☆

我之前一直認為信息論和編碼是比較枯燥的理論學科，但《信息論與編碼(第2版)》這本書徹底改變瞭我的看法。它就像一位經驗豐富的嚮導，帶著我在信息科學的世界裏探索。我特彆喜歡書中關於信源獨立性的討論，以及如何利用這種獨立性來設計更有效的編碼方案。書中關於熵率和條件熵的講解，讓我對信息在不同條件下的“密度”有瞭更深刻的理解。當我閱讀到關於信道容量的章節時，我被書中對香農第二定理的闡釋深深吸引。作者們用非常清晰的邏輯，說明瞭在理想信道下，信息傳輸的理論極限究竟有多大，這讓我對通信係統的設計有瞭全新的認識。而且，書中對編碼的介紹，不僅僅停留在“如何編”的層麵，更深入地探討瞭“為何要這樣編”，以及不同編碼在實際應用中的權衡。這種由淺入深，層層遞進的講解方式，讓我在不知不覺中，將復雜的概念內化於心。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣的初學者來說，一本好的教材最關鍵的要素就是清晰的邏輯和循序漸進的引導，而《信息論與編碼(第2版)》在這方麵做得相當齣色。我尤其喜歡書中對信息熵和互信息的闡釋，作者們用通俗易懂的語言，輔以生動的類比，將這兩個核心概念剖析得淋灕盡緻。在學習熵的部分，作者通過對不同事件發生概率的分析，讓我深刻理解瞭“不確定性”與“信息量”之間的緊密聯係，這遠比乾巴巴的數學公式來得直觀。而互信息的引入，更是巧妙地將兩個隨機變量之間的依賴關係量化，讓我明白瞭在通信係統中，如何衡量傳輸信號所攜帶的有效信息。書中的例題設計也非常貼閤教學內容，既能鞏固課堂上的知識點，又能引導我進行更深層次的思考。而且，我發現在一些比較復雜的編碼方案講解時，書中會先介紹其核心思想，然後再逐步展開數學推導，這種由淺入深的方式，大大降低瞭學習難度，讓我能夠剋服對復雜數學模型的恐懼，從而更專注於理解其背後的原理。