信息论：基础理论与应用(第3版)/普通高等教育“十一五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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傅祖芸 著

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• 通信原理
• 编码学
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• 信号处理
• 概率论
• 数学模型
• 高等教育
• 规划教材

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121129001

商品编码：29488024726

包装：平装

基本信息

书名：信息论：基础理论与应用(第3版)/普通高等教育“十一五”规划教材

定价：48.00元

作者：傅祖芸

出版社：电子工业出版社

出版日期：

ISBN：9787121129001

字数：

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版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.699kg

编辑推荐

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内容提要

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《普通高等教育“十一五”规划教材·信息论：基础理论与应用（第3版）》系统地论述了香农信息论基本理论及某些应用问题，基本覆盖了信息论的各个方面的内容。内容包括：信息的定义和度量；各类离散信源和连续信源的信息熵；有记忆、无记忆、离散和连续信道的信道容量；香农信息论的三个基本定理：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；网络信息理论及保密系统的信息理论。《普通高等教育“十一五”规划教材·信息论：基础理论与应用（第3版）》还介绍了无失真数据压缩（即无失·信源编码）的实用的编码算法与方法，以及信道纠错编码的基本内容和分析方法。后还简要地介绍了信息论与热力学、光学、统计学、生物学和医学等其他学科交叉结合的应用内容。

目录

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章 绪论
1.1 信息的概念
1.2 信息论研究的对象、目的和内容
1.3 信息论发展简史与信息科学

第2章 离散信源及其信息测度
2.1 信源的数学模型及分类
2.2 离散信源的信息熵
2.2.1 自信息
2.2.2 信息熵
2.3 信息熵的基本性质
2.4 信息熵的性定理
2.5 离散无记忆的扩展信源
2.6 离散平稳信源
2.6.1 离散平稳信源的数学定义
2.6.2 二维离散平稳信源及其信息熵
2.6.3 离散平稳信源的极限熵
2.7 马尔可夫信源
2.7.1 马尔可夫信源和m阶马尔可夫信源的定义
2.7.2 马尔可夫信源和m阶马尔可夫信源的信息熵
2.8 信源剩余度与自然语言的熵
2.9 意义信息和加权熵
小结
习题

第3章 离散信道及其信道容量
3.1 信道的数学模型及分类
3.1.1 信道的分类
3.1.2 离散信道的数学模型
3.1.3 单符号离散信道的数学模型
3.2 平均互信息及平均条件互信息
3.2.1 信道疑义度
3.2.2 平均互信息
3.2.3 平均条件互信息
3.3 平均互信息的特性
3.4 信道容量及其一般计算方法
3.4.1 离散无噪信道的信道容量
3.4.2 对称离散信道的信道容量
3.4.3 准对称信道的信道容量
3.4.4 一般离散信道的信道容量
3.5 信道容量的迭代算法
3.5.1 信道容量的迭代算法
3.5.2 信道容量迭代算法的收敛性
3.6 离散无记忆扩展信道及其信道容量
3.7 独立并联信道及其信道容量
3.8 串联信道的互信息和数据处理定理
3.9 信源与信道的匹配
小结
习题

第4章 波形信源和波形信道
4.1 波形信源的统计特性和离散化
4.2 连续信源和波形信源的信息测度
4.2.1 连续信源的差熵
4.2.2 连续平稳信源和波形信源的差熵
4.2.3 两种特殊连续信源的差熵
4.3 连续信源熵的性质及大差熵定理
4.3.1 差熵的性质
4.3.2 具有大差熵的连续信源
4.4 连续信源熵的变换
4.4.1 坐标变换后概率密度函数的变化
4.4.2 坐标变换后差熵的变化
4.5 熵功率
4.6 连续信道和波形信道的分类
4.6.1 按信道输入和输出的统计特性分类
4.6.2 按噪声的统计特性分类
4.6.3 按噪声对信号的作用功能分类
4.7 连续信道和波形信道的信息传输率
4.7.1 基本连续信道的平均互信息
4.7.2 多维连续信道的平均互信息
4.7.3 波形信道的信息传输率
4.7.4 连续信道平均互信息的特性
4.8 连续信道和波形信道的信道容量
4.8.1 单符号高斯加性信道
4.8.2 单符号非高斯加性信道
4.8.3 多维无记忆高斯加性连续信道
4.8.4 多维有记忆高斯加性连续信道
4.8.5 限带高斯白噪声加性波形信道
4.8.6 有色高斯加性波形信道
4.8.7 香农公式的重要实际指导意义
小结
习题

第5章 无失真信源编码定理
5.1 编码器
5.2 等长码
5.3 渐近等分割性和ε典型序列
5.4 等长信源编码定理
5.5 变长码
5.5.1 可译变长码与即时码
5.5.2 即时码的树图构造法
5.5.3 克拉夫特（Kraft）不等式
5.5.4 可译变长码的判断法
5.6 变长信源编码定理
小结
习题

第6章 有噪信道编码定理
6.1 错误概率和译码规则
6.2 错误概率与编码方法
6.2 联合ε典型序列
6.4 有噪信道编码定理
6.5 联合信源信道编码定理
小结
习题

第7章 保真度准则下的信源编码
7.1 失真度和平均失真度
7.1.1 失真度
7.1.2 平均失真度
7.2 信息率失真函数及其性质
7.2.1 信息率失真函数
7.2.2 信息率失真函数的性质
7.3 二元信源和离散对称信源的R（D）函数
7.3.1 二元对称信源的R（D）函数
7.3.2 离散对称信源的R（D）函数
7.4 信息率失真函数的参量表述及其计算
7.5 信息率失真函数的迭代算法
7.6 连续信源的信息率失真函数
7.6.1 连续信源的信息率失真函数
7.6.2 高斯信源的信息率失真函数
7.6.3 连续信源R（D）函数的参量表述及计算
7.7 保真度准则下的信源编码定理
7.7.1 失真ε典型序列
7.7.2 保真度准则下信源编码定理的证明
7.8 联合有失真信源信道编码定理
7.9 限失真信源编码定理的实用意义
小结
习题

第8章 无失真的信源编码
8.1 霍夫曼（Huffman）码
8.1.1 二元霍夫曼码
8.1.2 r元霍夫曼码
8.1.3 霍夫曼码的佳性
8.2 费诺（Fano）码
8.3 香农-费诺-埃利斯码
8.4 游程编码和MH编码
8.4.1 游程编码
8.4.2 MH编码
8.5 算术编码
8.6 字典码
8.6.1 LZ？77编码算法
8.6.2 LZ？78编码算法
8.6.3 LZW编码算法
8.6.4 LZ码复杂？和性能分析
小结
习题

第9章 信道的纠错编码
9.1 差错控制的基本形式
9.2 纠错码分类及基本概念
9.2.1 纠错码分类
9.2.2 纠错码的基本概念及其纠错能力
9.3 线性分组码
9.3.1 一致校验矩阵和生成矩阵
9.3.2 伴随式及标准阵列译码
9.3.3 汉明码
9.4 循环码
9.4.1 循环码结构及其多项式描述
9.4.2 循环码的生成多项式和生成矩阵
9.4.3 循环码的校验多项式和伴随式
9.4.4 循环码的编、译码器
9.5 卷积码
9.5.1 卷积码的解析表示
9.5.2 卷积码的图解表示
小结
习题

0章 网络信息论
10.1 通信网信道的分类
10.2 多个变量的联合典型序列
10.3 相关信源编码
10.4 多址接入信道
10.4.1 离散多址接入信道
10.4.2 多址接入高斯噪声信道
10.5 相关信源和多址接入信道
10.5.1 相关信源和多址接入信道的对偶性
10.5.2 相关信源的多址接入信道
10.6 广播信道
10.7 中继信道
10.8 具有边信息的信源编码
10.9 具有边信息的数据压缩
小结
习题

1章 保密系统的基本信息理论
11.1 保密学的基本概念
11.2 保密系统的数学模型
11.3 古典密码体制
11.3.1 单表密码
11.3.2 移位代换密码
11.3.3 乘数密码
11.3.4 固定周期d的位移置换
11.3.5 多表代换密码
11.4 完全保密性
11.5 理论保密性
11.6 实际保密性
小结
习题

2章 信息论与其他学科的关系和应用
12.1 信息熵与热力学熵
12.2 信息论与光学
12.2.1 光学信息量
12.2.2 光量子信道的信道容量
12.2.3 大熵光学图像恢复
12.3 大熵原理与谱估计
12.3.1 高斯过程的熵率
12.3.2 伯格的大熵定理
12.4 信息论与生命科学
12.4.1 DNA到蛋白质的通信系统
12.4.2 信息系数与信息分类
12.4.3 医学中的信息分析
小结

附录
附录A 凸函数和詹森不等式
附录B 马尔可夫链
B.1 马尔可夫链的定义
B.2 转移概率和转移矩阵
B.3 各态历经定理
附录C 熵函数的函数表
附录D 所用符号及编写说明
参考书目和文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《通信原理与信号处理：系统设计与前沿探索》 内容简介 这是一部系统阐述通信系统基本原理，深入剖析信号处理理论，并在此基础上展望通信技术前沿发展方向的著作。全书力求在理论深度与工程实践之间找到最佳结合点，旨在为从事通信、电子信息、计算机科学及相关领域研究与开发的专业人士提供一套完整、严谨且富有启发性的参考。 第一部分：通信系统基础理论 本部分首先构建起通信系统的整体认知框架。我们将从最基本的通信模型出发，解析信息源、信源编码、信道编码、调制解调、信道以及接收端的各个环节在信息传输中的作用。 信息论的基石： 虽然本书侧重于通信系统本身，但对信息论的基本概念，如信息熵、互信息、信道容量等，将进行必要的引入和解释。这有助于读者理解信息传输的根本限制，以及信息编码和信道编码设计的理论依据。我们将探讨不同信息源模型（如离散无记忆信源、马尔可夫信源）的熵计算方法，并理解它们在实际通信中的意义。信道容量的概念将作为信息传输速率的上限，并简要介绍香农极限（Shannon Limit）的由来和重要性。 信源编码： 深入探讨无损和有损信源编码技术。对于无损编码，我们将详细介绍霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding）的原理、算法以及它们在数据压缩中的应用，例如在文件存储和图像压缩（如JPEG标准）中的体现。对于有损编码，我们将讲解变换编码（如离散余弦变换DCT）、量化（Quantization）以及熵编码（如CABAC/CAVLC）在现代多媒体压缩（如MPEG系列、H.264/H.265）中的关键作用，并分析其失真-速率（Distortion-Rate）权衡。 信道编码： 这一章节将聚焦于如何利用冗余信息来对抗信道中的噪声和干扰，提高信息传输的可靠性。我们将系统介绍线性分组码，包括其代数结构、译码方法（如最小距离译码、最大似然译码），并重点讲解循环码（如BCH码、RS码）的构造与译码原理。对于卷积码，我们将深入分析其编码器结构、状态图、Viterbi译码算法，以及它们在移动通信（如GSM）和卫星通信中的应用。此外，还将介绍现代高性能信道编码，如Turbo码和LDPC码，阐述它们接近香农极限的优异性能，以及在4G/5G通信、Wi-Fi等领域中的重要地位。 调制解调技术： 详细阐述模拟调制（AM, FM, PM）和数字调制（ASK, FSK, PSK, QAM）的原理、频谱特性和性能指标（如功率谱密度、带宽效率）。重点分析相干解调和非相干解调，以及它们在不同信号类型下的优劣。我们将深入探讨正交幅度调制（QAM）家族，包括其星座图设计、功率效率和抗噪声能力，并分析其在高速数据传输中的广泛应用。对于更复杂的调制方式，如CPM（Continuous Phase Modulation）及其变种（如GMSK），也将进行阐述。 多址技术： 探讨在有限的通信资源下，如何允许多个用户共享信道。我们将详细介绍频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）和正交频分多址（OFDM）的原理、优缺点及适用场景。特别地，OFDM作为现代无线通信（如Wi-Fi, 4G/5G）的核心技术，将得到重点讲解，包括其将高速数据流分解为多个低速子载波传输的机制，以及如何克服多径效应。 第二部分：信号处理理论与算法 本部分将深入探讨信号的表示、分析和变换，以及实现这些处理过程的关键算法。 傅里叶变换及其发展： 从连续时间傅里叶变换（CTFT）入手，讲解其在信号频谱分析中的核心作用。随后过渡到离散时间傅里叶变换（DTFT）和离散傅里叶变换（DFT），理解采样对信号频谱的影响，以及DFT在数字信号处理中的必要性。重点讲解快速傅里叶变换（FFT）算法，包括其原理、复杂度以及在信号处理、频谱分析、滤波等方面的巨大应用价值。还将介绍短时傅里叶变换（STFT）和傅里叶级数（FS）作为理解时变信号和周期信号频谱的工具。 滤波器设计与实现： 详细介绍数字滤波器的基本概念，包括理想滤波器和实际滤波器的区别。系统讲解IIR（无限冲激响应）和FIR（有限冲激响应）滤波器的设计方法，包括模拟原型法（巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）和频率采样法。阐述滤波器在信号去噪、信号分离、均衡等方面的应用。我们将分析不同滤波器的幅频和相频特性，以及它们在实际系统中的权衡取舍。 随机信号分析： 引入随机过程的概念，分析平稳随机过程（宽平稳、窄平稳）的统计特性，如均值、自相关函数、功率谱密度。讲解维纳滤波（Wiener Filter）理论，包括其在信号增强和预测中的应用，以及最小均方误差（MMSE）的原理。介绍卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其在状态估计、目标跟踪等动态系统中的重要作用。 自适应信号处理： 深入研究自适应滤波器，包括其工作原理、收敛性分析。详细讲解LMS（最小均方）算法和RLS（递归最小二乘）算法，分析它们的计算复杂度、收敛速度和性能。阐述自适应滤波器在噪声消除、回声消除、均衡、信道辨识等领域的广泛应用。 第三部分：通信系统前沿技术与应用 本部分将站在当前和未来的视角，探讨通信领域的新兴技术和实际应用。 认知无线电与软件定义无线电（SDR）： 探讨如何使无线通信系统具备感知周围环境、智能决策和灵活重构的能力。详细介绍认知无线电的关键技术，如频谱感知、动态频谱接入、干扰协调等。阐述软件定义无线电的架构和核心思想，即通过软件实现无线电通信的多种功能，从而实现通信系统的灵活性和可升级性。 MIMO（多输入多输出）系统： 深入分析MIMO技术的原理，包括空间复用（Spatial Multiplexing）、空间分集（Spatial Diversity）和波束成形（Beamforming）。阐述如何利用多个天线在发射端和接收端，通过多条独立信道传输信息，从而极大地提高频谱效率和系统可靠性。将讲解STBC（空时编码）等具体MIMO编码技术。 下一代移动通信（5G及未来）： 详细介绍5G技术的核心特性，如高带宽、低时延、海量连接。重点讲解5G中的关键技术，包括大规模MIMO、毫米波通信、网络切片（Network Slicing）、边缘计算（Edge Computing）等。展望6G的发展方向，如全息通信、感官互联、AI与通信的深度融合。 物联网（IoT）通信： 探讨面向物联网应用的通信协议和技术，包括低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRa, NB-IoT）、短距离无线通信技术（如Wi-Fi HaLow, Bluetooth Low Energy）以及 MQTT、CoAP等消息传输协议。分析在资源受限设备、海量连接场景下的通信挑战与解决方案。 人工智能与通信的融合： 探讨如何利用人工智能技术优化通信系统性能，例如在信道估计、信号检测、资源管理、网络安全等方面的应用。反之，也探讨通信技术如何支撑人工智能应用的实现，如数据传输、分布式训练等。 本书特色 理论与实践并重： 在深入讲解通信原理和信号处理算法的同时，大量引用实际工程中的应用案例和技术标准，帮助读者理解理论知识的实际价值。 体系结构清晰： 全书内容从基础理论到前沿应用，层层递进，逻辑严谨，适合不同层次的读者学习和参考。 数学推导严谨： 对于核心的数学模型和算法，提供了清晰的推导过程，确保理论的严谨性。 面向未来： 关注通信技术的发展趋势，引导读者思考未来的通信挑战与机遇。 本书适合通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等专业的高年级本科生、研究生，以及从事通信系统设计、研发、测试和维护的工程师和科研人员。通过阅读本书，读者将能够系统地掌握通信系统的核心理论，深入理解信号处理的关键技术，并对通信领域的未来发展方向建立清晰的认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书《信息论：基础理论与应用(第3版)》给我带来了一种全新的学习体验，它将信息论这一相对抽象的学科，以一种非常贴近实际的方式呈现出来。我之前接触过一些信息论的入门读物，但总觉得缺乏系统性和深入性，而这本教材在这方面做得非常出色。它没有回避那些复杂的数学推导，但同时又通过大量的图示和类比，让原本晦涩的定义变得容易理解。我最欣赏的是它在理论讲解之后的应用部分，不仅仅是简单列举，而是深入剖析了信息论原理在各种现代通信技术中的作用，例如在数字电视传输、移动通信系统以及数据存储等领域。我尤其期待书中关于纠错编码的内容，这对于理解我们日常使用的各种电子设备为何能够稳定可靠地工作至关重要。书中对不同编码方案的优缺点分析，以及它们在不同场景下的适用性，无疑能极大地拓宽我的视野。总而言之，这本书不仅适合作为高等教育的教材，对于任何对信息传输和处理有浓厚兴趣的读者来说，都是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

这本《信息论：基础理论与应用(第3版)》在我看来，是一部非常扎实的教科书，它在理论的严谨性和应用的广泛性之间找到了一个绝佳的平衡点。作为一名对信息科学有浓厚兴趣的普通读者，我一直觉得信息论是连接理论与实践的关键桥梁，而这本书恰好满足了我的这一需求。从“十一五”规划教材的定位上，我便知道这本书的体系会非常完整。我期待书中对信息熵、互信息等基本概念的阐述能够清晰易懂，并且能够引出更深层次的讨论。尤其让我期待的是，书中在讲述了基础理论之后，能够非常详尽地介绍这些理论是如何在现实世界中得到应用的。例如，我非常好奇在现代通信系统中，是如何利用信息论的原理来提高传输效率和可靠性的，书中对于纠错编码和信源编码的讲解，我想一定会非常有启发性。我希望这本书能够帮助我建立起一个坚实的信息论基础，从而更好地理解和学习其他相关领域的知识。

评分☆☆☆☆☆

当我收到这本《信息论：基础理论与应用(第3版)》时，我被它的内容所深深吸引。作为一名对数据通信和网络安全领域充满好奇的学生，我一直渴望找到一本既能打下坚实理论基础，又能展现丰富实际应用的教材。这本书正是我所寻找的。它从最基础的信息熵开始，层层递进，逐步深入到信道容量、编码理论等核心概念。我尤其赞赏书中对每一种理论的推导都力求严谨，同时又辅以直观的图示和生动的例子，这使得我在理解过程中不会感到枯燥乏味。而“应用”章节的出现，更是让我眼前一亮。我非常期待书中关于信息论在人工智能、机器学习以及大数据分析等新兴领域的应用探讨，这无疑能为我未来的学习和研究方向提供重要的指引。我希望这本书能够帮助我建立起一个清晰的知识体系，让我能够更好地理解当前信息技术的发展趋势，并为我将来解决实际问题提供有力的理论支撑。

评分☆☆☆☆☆

我最近入手了这本《信息论：基础理论与应用(第3版)》，被其内容之丰富和讲解之细致所折服。作为一本国家规划教材，它果然没有让我失望。我一直以来都对信息论在现代社会中的作用感到好奇，这本书恰好能满足我探索的欲望。从信息量的定义到信源编码、信道编码，再到信道容量，这本书系统地梳理了信息论的整个知识框架。我特别关注书中对各种编码技术，如哈夫曼编码、香农-范诺编码以及更复杂的纠错码的讲解，期待它们在实际应用中的表现。这本书的“应用”部分，让我看到了信息论的巨大价值，例如在数据压缩、通信安全以及机器学习等领域。我希望这本书能够帮助我将抽象的理论知识转化为解决实际问题的能力，并且能够对当前信息技术的发展有一个更深刻的理解。总之，这本书对于任何想要深入了解信息论的人来说，都是一本不可或缺的读物。

评分☆☆☆☆☆

终于有机会拜读这本《信息论：基础理论与应用(第3版)》，这本书的出版时间正好契合了我在通信原理和信号处理领域深入钻研的需求。拿到手的第一感觉就是厚重，这无疑预示着内容的深度和广度。我尤其关注的是它在“十一五”国家规划教材的定位，这让我对它的系统性和权威性有了更高的期待。初略翻阅，我就被其清晰的脉络和严谨的逻辑所吸引，从信息熵的引入，到信道容量的计算，再到编码理论的精妙，一步步将抽象的概念具象化。我特别期待它在实际应用章节的讲解，比如在数据压缩、纠错编码等方面的具体案例分析，这对于我理解理论如何指导工程实践至关重要。很多时候，教科书上的理论总是显得有些枯燥，但如果能将这些理论与现实世界中的挑战联系起来，其价值便会得到极大的提升。这本书的“应用”二字，给了我这样的希望，我希望它能提供一些前沿的应用案例，或者深入剖析现有技术背后的信息论原理，让我不仅知其然，更知其所以然。对于我来说，这不仅仅是一本教材，更是一个探索信息世界奥秘的窗口。