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徐家品著 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040316001

商品编码：29396109491

包装：平装

出版时间：2011-03-01

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

编辑推荐

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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

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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

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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

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文摘

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序言

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《信息论与编码》 是一部深入探讨信息本质、量化以及在各种系统中高效传输与存储的学术著作。本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础，并展示其在现代通信、数据压缩、密码学等关键技术领域的广泛应用。 第一部分：信息的度量与模型 本书的开篇，我们将目光聚焦于“信息”这一核心概念。信息的度量并非易事，它关乎不确定性的减少。为此，我们引入了信息量的概念，并以熵 (Entropy) 作为其核心度量。熵不仅仅是一个数学符号，它更深刻地揭示了信息源的内在随机性。我们将从离散随机变量出发，详细推导其熵的定义，并探讨离散熵的各种性质，例如非负性、扩展性、最大值等。我们将通过鲜活的例子，如抛硬币、掷骰子，来直观理解熵的含义。 在此基础上，我们进一步将信息论的视野拓展到连续随机变量。连续熵 (Differential Entropy) 的引入，使得我们能够处理更广泛的信息源，例如模拟信号。我们将探讨连续熵的定义及其与离散熵的区别与联系，并分析其性质。 除了单个随机变量的熵，我们还会深入研究联合熵 (Joint Entropy) 和条件熵 (Conditional Entropy)。联合熵衡量了多个随机变量共同的不确定性，而条件熵则量化了在已知一个随机变量的情况下，另一个随机变量的不确定性。通过对这两个概念的分析，我们可以理解变量之间的相互依赖关系。 互信息 (Mutual Information) 是信息论中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。我们将详细阐述互信息的定义，推导其性质，并展示其在理解信道容量、特征选择等问题中的关键作用。互信息是衡量一个变量对另一个变量的预测能力的直接指标。 为了更精细地刻画信息传递过程中的误差，我们引入了KL散度 (Kullback-Leibler Divergence)，也称为相对熵。KL散度衡量了两个概率分布之间的差异。我们将解释其定义、性质，并说明它在模型比较、信息检索等领域的应用。 第二部分：信道编码：纠错与可靠传输 在信息论的基石之上，本书将重点转向信道编码 (Channel Coding)。在信息的传输过程中，噪声和干扰是不可避免的，它们会引入错误。信道编码技术正是为了对抗这些错误，确保信息能够以高可靠性到达接收端。 我们将从最基本的线性分组码 (Linear Block Codes) 入手，例如Hamming码和Reed-Muller码。我们将详细介绍线性分组码的构造方法、编码器和译码器的设计原理，并分析其纠错能力。我们将通过矩阵运算，如生成矩阵和校验矩阵，来理解线性分组码的数学结构。 随后，我们将深入探讨循环码 (Cyclic Codes)，包括BCH码 (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes) 和RS码 (Reed-Solomon Codes)。这些码在实际应用中扮演着极其重要的角色，例如CD、DVD、卫星通信和数字电视广播。我们将详细讲解它们的代数构造原理、高效的译码算法（如Berlekamp-Massey算法），并分析它们强大的纠错能力。 本书还将介绍卷积码 (Convolutional Codes)。与分组码不同，卷积码的编码器具有“记忆”特性，即当前输出不仅取决于当前输入，还取决于之前的若干个输入。我们将探讨卷积码的表示方式（如状态图、维特比图），以及用于解码的Viterbi算法。 近年来，Turbo码 (Turbo Codes) 和LDPC码 (Low-Density Parity-Check Codes) 等现代信道编码技术取得了巨大成功，它们能够逼近香农极限，实现近乎完美的纠错性能。我们将详细介绍这些先进编码的编码和译码原理，分析它们的结构优势，并探讨它们在5G通信等前沿技术中的应用。 第三部分：信源编码：高效压缩与表示 与信道编码关注可靠性不同，信源编码 (Source Coding) 的核心目标是数据压缩 (Data Compression)，即用最少的比特来表示信息，从而减少存储空间和传输带宽。 我们将从无损压缩 (Lossless Compression) 开始，介绍Huffman编码 (Huffman Coding)。Huffman编码是一种最优的前缀编码，它基于符号的出现频率来构建编码树，从而实现高效压缩。我们将详细讲解Huffman编码的构建过程及其最优性证明。 接着，我们将探讨算术编码 (Arithmetic Coding)。算术编码是一种更强大的无损压缩技术，它能够为整个消息分配一个概率区间，从而获得比Huffman编码更优的压缩率。我们将分析算术编码的原理，以及它在实际应用中的实现细节。 对于一些应用场景，允许一定程度的信息损失以换取更高的压缩比，这就是有损压缩 (Lossy Compression)。我们将介绍离散余弦变换 (Discrete Cosine Transform, DCT) 和小波变换 (Wavelet Transform) 等变换域编码技术。这些技术在图像和音频压缩中至 incididunt，例如JPEG图像格式和MP3音频格式。我们将分析这些变换如何将信号分解成不同频率分量，并说明如何根据人眼和人耳的感知特性来丢弃冗余信息。 本书还将介绍Lempel-Ziv (LZ) 系列算法，如LZ77、LZ78和LZW。这些算法通过查找重复的子串来动态构建词典，实现高效的无损压缩，广泛应用于ZIP、GZIP等压缩工具。 第四部分：信息安全与应用 在信息论和编码的框架下，我们还将触及信息安全 (Information Security) 的相关议题。密码学 (Cryptography) 很大程度上依赖于信息论的原理。我们将介绍对称加密 (Symmetric Encryption) 和公钥加密 (Public-Key Encryption) 的基本概念，以及信息论在分析密码系统安全性方面所扮演的角色。 本书还将探讨信息论在其他领域的应用，例如机器学习 (Machine Learning) 中的特征选择、统计推断 (Statistical Inference) 中的模型选择、生物信息学 (Bioinformatics) 中的序列比对等。我们将展示信息论如何为理解和解决这些复杂问题提供统一的数学框架。 总结 《信息论与编码》致力于为读者提供一个全面而深入的知识体系。通过对信息量化、信道编码和信源编码的细致阐述，本书不仅揭示了信息在数学和工程上的本质，更展示了如何利用这些理论来构建可靠、高效、安全的现代信息系统。本书适用于计算机科学、通信工程、电子工程、数学等相关专业的本科生和研究生，以及对信息科学领域感兴趣的研究人员和工程师。通过阅读本书，读者将能够深刻理解信息世界的运作规律，并具备解决实际信息处理问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

在我接触到《信息论与编码(高等学校教材)》这本书之前，我对信息论的理解仅限于一些非常皮毛的概念，比如“信息熵”代表着不确定性。这本书的出现，无疑为我打开了一个全新的世界。它的封面风格十分学术，没有过多的装饰，直接点明了书的主题，让我一眼就能辨认出它的价值所在。翻阅这本书，我被其中严谨的数学推导和清晰的逻辑结构所深深吸引。作者对于每一个概念的定义都力求精确，每一个定理的阐述都循序渐进，这让我得以在理解的道路上不至于跌跌撞撞。我尤其欣赏书中对各种编码技术，例如信源编码和信道编码的详细介绍。它们不仅仅是抽象的理论，而是与实际应用紧密相连，比如如何有效地压缩数据，如何让信息在传输过程中抵抗干扰。虽然书中涉及到大量的数学公式和证明，但这恰恰是这门学科的魅力所在。我感觉自己就像一个初出茅庐的学徒，在一位经验丰富的导师的指导下，一步步学习和掌握这门复杂的技艺。这本书让我看到了信息传输的无限可能。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我购买这本《信息论与编码(高等学校教材)》的初衷，更多是出于对计算机科学领域前沿知识的好奇。我听说，信息论是许多现代技术，比如大数据分析、机器学习，甚至是量子计算的基石。这本书的封面设计比较传统，书脊上的文字清晰可见，我把它放在我的书架上，感觉它代表着一扇通往更深层次理解的大门。然而，当我开始阅读，我发现它并非一本轻松的读物。书中充斥着大量的数学符号和公式，对于我这个背景稍微偏向应用，而非纯理论的读者来说，一开始确实有点劝退。我曾试图理解其中的一些定理，比如信源编码定理和信道编码定理，但感觉自己就像在啃一块硬骨头，需要反复咀嚼才能品出味道。书中的一些证明过程，对于我来说，理解起来需要相当长的时间和精力，有时候甚至需要对照其他的资料来辅助理解。但我同时也认识到，正是这种严谨的数学推导，构成了信息论的坚实基础。我希望，随着我不断深入阅读，我能够逐渐克服这些数学上的障碍，真正理解信息是如何被量化、编码和传输的，以及这些理论在现实世界中的广泛应用。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《信息论与编码(高等学校教材)》，我首先感受到的是一种沉甸甸的学术分量。扉页上印着的作者姓名，都是我学术生涯中如雷贯耳的名字，这让我对这本书的严谨性和权威性有了初步的信心。然而，阅读的体验却是一段充满挑战的旅程。我发现，书中对概念的定义非常精准，逻辑链条环环相扣，不允许丝毫的含糊。比如，关于香农信息量和熵的引入，作者并没有直接给出公式，而是从信息源的“不确定性”出发，一步步推导出数学表达式，这个过程既严谨又富有启发性，让我明白了信息论的核心在于量化信息的不确定性。但随之而来的，是各种编码方案的介绍，从线性分组码到卷积码，再到更复杂的Turbo码和LDPC码，这些理论知识如同层层递进的阶梯，需要扎实的数学功底和高度的抽象思维能力才能跨越。我尤其对纠错码的部分印象深刻，书中细致地分析了各种码的编码和解码原理，以及它们在实际应用中的优劣势。虽然理论性很强，但我能感受到，作者在努力将复杂的概念清晰地呈现出来，希望我们能够理解信息是如何被高效编码和可靠传输的。这本书更像是一本为我量身打造的“武功秘籍”，需要我不断地练习和领悟，才能掌握其精髓。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计朴实无华，封面上“信息论与编码”几个大字透着一股严谨的气息，下方“高等学校教材”的字样则昭示着其学术性和面向的读者群体。我当初选择它，很大程度上是被书名所吸引，它似乎概括了现代通信、数据压缩、甚至人工智能等诸多领域的基础。然而，当我翻开它，才发现事情并非如我想象的那么简单。书中的公式和符号如同密林，让人一时难以辨别方向。那些关于概率、随机变量、熵的定义，刚开始读的时候只觉得晦涩难懂，仿佛在和一本古老的哲学著作对话。特别是那些关于信道容量、纠错码的章节，更是需要反复推敲，才能勉强抓住那一点点逻辑的脉络。我曾尝试着去理解其中的一些证明过程，但常常在半途就迷失了方向，感觉自己像是站在一座巨大的数学迷宫前，而我手中唯一的工具是一张模糊不清的地图。我理解，作为一本教材，它必然需要系统地介绍理论，但有时我会觉得，如果能有更多贴近实际应用的例子，或者用更直观的类比来解释抽象的概念，也许能帮助我们这些初学者更快地建立起对这个领域的认知。我希望，那些在阅读过程中遇到的难题，都能随着我的学习深入而逐渐解开，最终让我能真正领会到信息论与编码的精妙之处。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择了这本《信息论与编码(高等学校教材)》，是因为我一直对信息是如何在数字世界中流动和被处理感到着迷。这本书的封面设计比较内敛，没有过多的花哨，给人一种踏实的感觉。刚拿到手的时候，我就被它厚实的体积所吸引，这似乎预示着它内容之丰富，涵盖之全面。阅读的体验，对我而言，更像是一次思维的探险。书中从信息的基本概念出发，逐步深入到熵、互信息等核心理论。这些概念的引入，虽然严谨，但有时也让我觉得有些抽象，需要花一些时间去消化。特别是关于信道容量和编码效率的讨论，让我开始思考，在有限的条件下，如何才能最有效地传递信息。书中的例子相对较少，更多的是对数学原理的深入阐述，这对我来说既是挑战，也是一种学习的动力。我需要主动地去思考，如何将这些理论与实际的通信系统、数据压缩技术联系起来。我希望，通过这本书的学习，我能够建立起一套完整的理论框架，理解信息论在现代科技中的重要作用。