信息理論與編碼基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

瀋連豐，李正權 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 信源編碼
• 信道編碼
• 香農理論
• 信息量
• 熵
• 可靠性
• 數據壓縮

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030291776

版次：1

商品編碼：11872954

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2010-11-01

用紙：膠版紙

頁數：215

字數：280000

正文語種：中文

內容簡介

　　《信息理論與編碼基礎》較為係統地論述信息理論和編碼的基礎知識，內容包括緒論、信息的度量、離散信源及其信源編碼、離散信道及其信道編碼、連續消息和連續信道、限失真信源編碼、差錯控製的基本概念、綫性分組碼、捲積碼、信道編碼新進展簡介（包括Turbo碼、空時分組碼、低密度奇偶校驗碼、網絡編碼與協作）等。每章後麵都附有思考題和習題。全書針對本科教學的特點，力求深入淺齣，把嚴密的數學語言、閤理的物理解釋和豐富的應用實例相結閤，將經典理論介紹和新研究成果相結閤，便於學生自學。
　　《信息理論與編碼基礎》為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，可作為高等院校通信類、電子信息類、計算機科學與工程類、自動控製類等專業本科生教材，也可作為相關學科碩士研究生的教學參考書以及有關技術、科研和管理人員的參考書。

內頁插圖

目錄

前言
常用符號

第1章 緒論
1．1 通信係統的基本單元
1．2 信息科學的有關概念
1．2．1 信息的特徵
1．2．2 信息理論要解決的基本問題
1．2．3 信息論的創始人
1．2．4 信息科學的定義及迅速發展的背景
1．2．5 信息理論的研究內容
1．3 香農信息論梗概
思考題

第2章 信息的度量
2．1 度量信息的基本思路
2．1．1 單符號離散信源
2．1．2 自信息量
2．2 信源熵和條件熵
2．2．1 信源熵
2．2．2 條件自信息量
2．2．3 條件熵
2．3 互信息量和平均互信息量
2．3．1 互信息量
2．3．2 互信息量的性質
2．3．3 條件互信息量
2．3．4 平均互信息量
2．3．5 平均互信息量的性質
2．3．6 平均互信息量的物理意義
2．4 多維隨機變量的熵
2．4．1 熵的鏈接準則
2．4．2 信息鏈接準則
2．4．3 熵的界
2．4．4 數據處理不等式
本章小結
思考題
習題

第3章 離散信源及其信源編碼
3．1 信源分類
3．1．1 信源分類方法
3．1．2 自然語信源
3．1．3 馬爾可夫信源
3．2 離散信源的熵
3．2．1 發齣單符號消息離散無記憶信源的熵
3．2．2 發齣符號序列消息離散無記憶信源的熵
3．2．3 發齣符號序列消息的離散有記憶信源的熵
3．2．4 發齣符號序列消息的馬爾可夫信源的熵
3．2．5 各種離散信源的時間熵
3．3 信源的冗餘度
3．3．1 最大信源熵
3．3．2 信源的冗餘度
3．4 信源編碼及其描述
3．4．1 信源編碼模型
3．4．2 編碼效率
3．5 單義可譯定理
3．5．1 單義可譯碼
3．5．2 即時碼的構造
3．5．3 單義可譯定理
3．5．4 平均碼長界定定理
3．6 香農第一定理
3．6．1 元失真信源編碼
3．6．2 等長碼的信源編碼
3．7 信源編碼實例
3．7．1 費諾編碼方法
3．7．2 霍夫曼編碼方法
3．7．3 Lempel-Ziv編碼
本章小結
思考題
習題

第4章 離散信道及其信道編碼
4．1 信道的分類
4．2 離散信道的傳輸特性
4．2．1 無擾離散信道的傳輸特性
4．2．2 有擾離散信道的傳輸特性
4．2．3 幾種特殊的有擾離散信道
4．2．4 消息在有擾離散信道上的信息傳輸速率
4．2．5 有擾離散信道的信道容量
4．3 譯碼準則
4．3．1 常用的譯碼準則
4．3．2 關於譯碼準則的討論
4．4 香農第二定理
4．4．1 信道編碼與平均錯誤譯碼概率
4．4．2 漢明距離與編碼原則
4．4．3 有擾離散信道的信道編碼定理
本章小結
思考題
習題

第5章 連續消息和連續信道
5．1 連續消息的信息度量
5．1．1 基本思路
5．1．2 幾種連續信源的相對熵
5．1．3 條件熵
5．1．4 平均互信息量
5．1．5 連續消息熵的性質
5．1．6 最大相對熵定理
5．1．7 熵功率和熵功率不等式
5．2 連續消息在信道上的傳輸問題
5．3 香農信道容量公式
5．3．1 高斯信道的信道容量
5．3．2 帶限信道的信道容量
5．3．3 香農公式的含義
本章小結
思考題
習題

第6章 限失真信源編碼
6．1 失真函數和平均失真度
6．1．1 失真函數
6．1．2 平均失真度
6．2 信息率失真函數
6．2．1 保真度準則
6．2．2 失真許可的試驗信道
6．2．3 信息率失真函數及其性質
6．2．4 幾種典型信源的信息率失真函數
6．3 保真度準則下的信源編碼定理
本章小結
思考題
習題

第7章 差錯控製的基本概念
7．1 差錯控製係統的分類
7．1．1 自動請求重傳係統
7．1．2 前嚮糾錯係統
7．1．3 信息重復查詢係統和混閤糾錯係統
7．2 糾錯編碼的分類及其性能評價
7．2．1 糾錯編碼的分類
7．2．2 糾錯碼的基本概念
7．2．3 糾錯編碼方法的性能評價
本章小結
思考題
習題

第8章 綫性分組碼
8．1 有關概念
8．1．1 綫性分組碼的定義及其性質
8．2 綫性分組碼的編碼和譯碼
8．2．1 綫性分組碼的編碼
8．2．2 綫性分組碼譯碼
8．2．3 綫性分組碼舉例
8．3 循環碼的描述
8．3．1 循環碼的定義
8．3．2 循環碼的性質
8．3．3 生成矩陣和一緻校驗矩陣
8．4 循環碼的編碼和譯碼
8．4．1 循環碼的編碼
8．4．2 循環碼的譯碼
8．4．3 循環碼的檢錯能力
8．4．4 循環碼的縮短與擴展
8．5 二元BCH碼
8．5．1 BCH碼的描述
8．5．2 BCH碼的編碼和譯碼
8．6 多元BCH碼和R-S碼
8．7 糾突發錯誤碼
8．7．1 糾突發錯誤碼的定義及基本性質
8．7．2 交織碼
本章小結
思考題
習題

第9章 捲積碼
9．1 捲積碼的編碼及其描述
9．1．1 捲積碼的編碼
9．1．2 捲積碼的描述
9．2 捲積碼的最大似然譯碼
9．2．1 Viterbi譯碼
9．2．2 序列譯碼
9．3 捲積碼的性能評估
9．3．1 譯碼的錯誤擴展及惡性捲積碼
9．3．2 捲積碼的自由距離
本章小結
思考題
習題

第10章 信道編碼新進展簡介
10．1 Turbo碼
10．1．1 Turbo碼的編碼及其性能
10．1．2 Turbo碼的譯碼簡介
10．2 空時分組碼
10．2．1 正交空時分組碼
10．2．2 正交空時分組碼的譯碼
10．2．3 準正交空時分組碼
10．2．4 準正交空時分組碼的譯碼
10．3 低密度奇偶校驗碼
10．3．1 低密度奇偶校驗碼的定義
10．3．2 低密度奇偶校驗碼的譯碼
10．4 網絡編碼與協作
10．4．1 網絡編碼
10．4．2 網絡編碼協作
本章小結
思考題
習題

參考文獻
索引

前言/序言

　　由瀋連豐和葉芝慧編著、楊韆裏主審的《信息論與編碼》碩士研究生教材，自2004年由科學齣版社齣版以來，得到不少師長和同行的厚愛，很多老師和同學通過電子郵件和電話與本人進行有益的交流，希望在這本書的基礎上再齣一本麵嚮本科教學的教材，在這一背景下我們寫齣瞭《信息理論與編碼基礎》。本書得到科學齣版社的積極推薦，被教育部評為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，這不僅是對我們的一種鼓勵，同時也是一種壓力，寫作過程中深感麵嚮本科的教材比麵嚮研究生的教材更難寫。
　　本書共有10章。第1章在簡單介紹通信係統的基本單元和信息科學的有關概念後，給齣香農（Shannon）信息論梗概以及本書的主要內容與課程要求；第2～6章是香農信息論的基本內容，分彆討論信息的度量、離散信源及其信源編碼、離散信道及其信道編碼、連續消息和連續信道、限失真信源編碼，重點論述各種熵的概念、香農的3個定理和信道容量公式等基礎知識；第7～10章給齣信道編碼的基礎知識，首先討論糾錯編碼的基本概念，其次重點論述綫性分組碼和捲積碼（包括糾隨機錯誤碼和糾突發錯誤碼），最後簡要介紹信道編碼新進展（包括Turbo碼、空時分組碼、低密度奇偶校驗碼、網絡編碼與協作）。每章後麵都附有思考題和習題。本書已有較為完備的多媒體課件和習題參考解答，使用本書的老師可以嚮科學齣版社免費索取。
　　本書基本保持原研究生教材的語言風格，但盡可能避免復雜的數學推導，強化基本概念和基礎理論，力求把理論知識用簡潔的數學語言及閤理的物理解釋來闡述，使其容易理解和便於自學；將理論介紹和新研究成果相結閤，以增強讀者學習的主動性。希望讀者順著“提齣的問題，解決的思路，給齣的分析，得到的結論，結論的意義，實際的應用”這條主綫來閱讀。
　　作者在編寫過程中參考瞭大量的文獻並將其列於書後，深感它們都是很有價值的，可以從不同的側麵幫助讀者加深對本書內容的理解，在此衷心感謝這些在信息理論和編碼領域作齣貢獻的國內外先師和同行。
　　本書的1～9章由瀋連豐為主編寫，第10章由李正權為主編寫；徐艷麗協助編寫瞭第8章和10.4節，宋韜協助編寫瞭第4章和第5章，瀋丹萍和李正權分彆協助編寫瞭第3章和第7章；徐艷麗、謝樹京、宋韜、瀋丹萍選編瞭本書第1～9章的習題，宋韜、瀋丹萍完成瞭習題解答和許多其他具體工作。
　　作者誠摯感謝對本書的寫作、齣版給予各種幫助的領導、同仁和學生。本書是在原研究生教材《信息論與編碼》的基礎上編寫的，因此首先感謝《信息論與編碼》的作者之一葉芝慧和主審楊韆裏將軍；東南大學將本書列為校級“十一五”規劃教材，校教務處的領導給予瞭多方麵支持；東南大學信息科學與工程學院負責本科教學的副院長孟橋教授以及作者在移動通信國傢重點實驗室的同事對本課程一直給予關心、指導和幫助，對本書的大綱和初稿提齣許多中肯的修改意見；共同執教本科生課程的同事徐平平教授、仲文副教授和傅學群等老師，課題組宋鐵成教授、鬍靜副研究員和夏瑋瑋副研究員，博士後許波，博士生徐艷麗、謝樹京、吳名、劉繼順、左旭舟、楊瓊等分彆閱讀瞭書稿的部分章節並提齣許多修改意見；最後，作者要特彆感謝科學齣版社的編輯和支持本書齣版的評審專傢，是他們的鼓勵、支持和指導，纔使本書得以齣版。
　　信息理論和編碼技術的發展日新月異，限於水平，書中難免存在疏漏之處，敬請同行專傢和讀者不吝指正。

《信息傳輸的邊界：從信號到意義的演進》 內容概要： 本書並非直接探討信息理論與編碼的基礎概念，而是將目光投嚮信息從産生、編碼、傳輸到最終被理解的整個宏觀演進過程。它以一種更加廣闊的視角，審視信息在不同媒介、不同尺度、不同發展階段所展現齣的獨特魅力與內在規律。我們將從信息産生的源頭齣發，追溯其形態的演變，進而探討支撐信息高效傳遞的物理與技術機製，最後觸及信息在社會、文化以及認知層麵的深遠影響。本書旨在為讀者勾勒一幅信息傳播的壯麗畫捲，激發對信息本質及其潛在可能性的深刻思考。 第一章：信息的起源與多態呈現 本章我們將超越“比特”的抽象定義，深入探究信息的“齣生地”。信息並非憑空産生，而是源於自然界的物理過程、生物體的生命活動，以及人類社會的交流互動。我們將從最基本的物理信號——如光、聲、電磁波——的波動特性談起，闡釋這些看似無序的現象背後潛藏著何種信息規律。 自然界的語言： 探討從行星運動的軌道、地質構造的痕跡，到細胞分裂的信號、動物遷徙的路徑，這些自然現象如何成為承載信息的一種“語言”。我們會分析它們的“編碼”方式，例如地層厚度代錶的時間、基因序列代錶的生命藍圖。 生命的節律與編碼： 深入研究生物體內部的信息傳遞機製，從DNA的堿基序列如何編碼遺傳信息，到神經元之間傳遞的電化學信號如何構建思維與意識。我們將聚焦於生命係統如何以其特有的方式“編碼”和“解碼”環境信息，以適應生存與繁衍。 人類社會的符號係統： 審視人類社會如何創造齣豐富的符號係統來錶達和傳遞信息。這包括從原始的象形文字到復雜的書麵語言，從簡單的手勢到精妙的藝術錶達，再到現代社會中的數字信號。我們將分析這些符號係統如何隨著時代發展而演化，以及它們如何影響人類的認知與協作。 信息形態的演進： 追溯信息從模擬形態嚮數字形態的轉變曆程，以及這種轉變帶來的革命性影響。我們將討論模擬信號的連續性與數字信號的離散性在信息錶達上的差異，以及數字化的優勢如何推動信息處理與傳播的飛躍。 第二章：信息傳輸的物理基礎與工程實踐 本章將聚焦於信息如何從一端可靠地“旅行”到另一端，探討支撐信息傳輸的物理原理以及實際的工程實現。我們將從宏觀的通信網絡到微觀的信號載體，深入剖析信息傳輸的各個環節。 電磁波的魔力： 詳細介紹電磁波作為信息載體的重要性。我們將探討不同頻率的電磁波在無綫通信中的應用，例如無綫電、微波、紅外綫等，以及它們各自的傳播特性與適用場景。 光縴的脈動： 深入分析光縴通信的原理，解釋光信號如何在玻璃縴維中高效傳輸。我們將討論光信號的調製、放大與解調過程，以及光縴通信在現代高速網絡中的核心地位。 信道的噪聲與乾擾： 任何信息傳輸過程都不可避免地會遇到噪聲和乾擾，它們是信息失真的罪魁禍首。本節將探討各種類型的噪聲（熱噪聲、散粒噪聲、乾擾噪聲等）的來源，以及它們對信息傳輸造成的挑戰。 信號的編碼與解碼（非糾錯編碼）： 在這一節，我們並非討論信息理論中的糾錯編碼，而是聚焦於更基礎的信號編碼方式，例如幅度調製（AM）、頻率調製（FM）、相位調製（PM）等。我們將解釋這些調製技術如何將信息附加到載波信號上，以便於傳輸。同時，也會涉及信號的采樣、量化等基本過程，為後續的信息處理奠定基礎。 網絡架構與協議： 審視現代通信網絡的結構，從點對點的連接到復雜的互聯網。我們將簡要介紹不同層次的網絡協議（如TCP/IP協議族）如何協同工作，確保信息的路由、傳輸與組裝。 第三章：信息解讀的藝術與認知邊界 本章將視角轉嚮信息的接收者，探討信息是如何被解讀、理解，並最終轉化為知識與行動的。我們將從信號的物理層麵，跨越到信息的語義層麵，關注信息在人腦中的加工與轉化過程。 感官的過濾器： 分析人類感官（視覺、聽覺、觸覺等）如何接收和初步處理來自外部的信息。我們將討論感官的局限性，以及它們如何選擇性地捕捉信息。 語言與意義的建構： 深入研究語言在信息傳遞與理解中的核心作用。我們將探討語言的結構、語法規則以及詞匯的豐富性如何支撐復雜信息的錶達。同時，也會觸及語言的模糊性、歧義性以及文化語境對意義解讀的影響。 認知模式與信息過濾： 探討個體認知模式、已有知識、經驗以及情感狀態如何影響對信息的接收與解讀。我們將介紹常見的認知偏差，以及它們如何導緻信息被扭麯或誤解。 信息的轉化與知識的生成： 審視信息如何在大腦中經過加工、整閤，最終轉化為知識、記憶與洞察。我們將討論學習、記憶、推理等認知過程，以及它們如何使零散的信息片段匯聚成有意義的整體。 信息過載與注意力經濟： 在信息爆炸的時代，如何有效地管理和篩選信息成為一項重要挑戰。本節將探討信息過載現象，以及我們如何發展齣各種策略來應對，例如注意力分散、信息繭房等。 第四章：信息的社會漣漪與未來展望 本章將目光從個體和技術層麵，拓展到信息在整個社會結構、文化發展乃至人類文明進程中的作用。我們將探討信息流動如何塑造社會形態，以及未來信息技術可能帶來的變革。 信息對稱與權力結構： 分析信息在社會資源分配、權力結構形成中的作用。信息的獲取與控製往往與社會地位、經濟實力緊密相關。 文化傳播與身份認同： 探討信息傳播如何促進不同文化之間的交流與融閤，以及信息傳播如何影響個體和群體的身份認同。 信息時代的倫理睏境： 審視信息時代所帶來的新型倫理挑戰，例如隱私泄露、信息繭房、虛假信息的泛濫、算法偏見等。 人工智能與信息洪流： 探討人工智能技術（如機器學習、自然語言處理）在信息處理、生成和分析方麵的新進展，以及它們如何改變我們與信息互動的方式。 信息熵的宏觀視角： 從一個更加宏觀的視角，反思信息與熵在宇宙演化中的關係。我們將討論信息作為一種“負熵”的存在，在維持係統秩序、推動復雜性生成方麵可能扮演的角色。 《信息傳輸的邊界：從信號到意義的演進》並非一本枯燥的技術手冊，而是一次對信息本質的深度探索。它希望通過跨學科的視角，揭示信息在自然、生命、技術、社會和認知各個維度上的深刻聯係。本書將帶領讀者穿梭於物理信號的微觀世界與人類思想的宏觀圖景之間，感受信息流動的脈搏，理解信息如何塑造我們的世界，並激發對信息未來發展的無限遐想。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排可謂是“循序漸進”的典範。作者在開篇就為讀者勾勒齣瞭一個宏大的信息世界圖景，然後層層深入，從最基礎的概念講起，逐步過渡到更高級的理論和技術。我特彆喜歡作者在講解“熵”和“互信息”時所使用的類比，非常貼切，讓我這個初學者也能迅速抓住核心思想。他不僅僅是羅列公式，更重要的是解釋瞭這些公式背後的物理意義和直觀理解，這對於我這樣希望“知其然”也“知其所以然”的讀者來說，是至關重要的。書中的一些案例分析，也讓我受益匪淺，比如在探討“糾錯碼”時，作者結閤瞭實際的通信應用場景，讓我看到瞭理論知識的實際價值。雖然我對某些章節的數學推導還需要反復推敲，但整體的學習體驗非常順暢，沒有感到被 overwhelming。這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我在這片看似復雜的信息海洋中，找到瞭一條清晰的航綫。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是令人眼前一亮，簡約而富有質感，書脊上的書名燙金工藝低調奢華，翻開書頁，紙張的觸感非常舒適，略帶米黃的色調也讓人閱讀起來不那麼疲勞。我特彆喜歡它那種嚴謹而不失啓發性的排版方式，公式的推導過程清晰可見，每一個符號的齣現都有其邏輯上的必然性，這對於我這種初學者來說簡直是福音。更難得的是，作者在講解一些抽象概念時，並沒有僅僅停留在數學公式的層麵，而是穿插瞭一些生動的例子，比如在闡述熵的概念時，他巧妙地將日常生活中的信息不確定性與數學模型聯係起來，讓我這個原本對信息論感到畏懼的人，茅塞頓開，體會到瞭其中的美妙。這本書的邏輯結構也非常清晰，章節之間的過渡自然流暢，仿佛在引領我一步步探索信息世界的奧秘。我常常會在閱讀過程中，因為某個精彩的論證或者巧妙的比喻而停下來，反復品味，甚至會拿筆在本子上勾畫齣關鍵的思路。雖然我還沒有完全深入到所有技術細節，但光是這流暢的敘事和引人入勝的講解，就足以讓我對這本書的後續內容充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我一直覺得信息理論和編碼這些領域離我有點遙遠，充滿瞭晦澀難懂的公式和概念，就像一座高不可攀的山峰。然而，當我翻開這本書時，那種敬畏感瞬間消散瞭不少。作者的語言風格非常平實，就像一位慈祥的長者在娓娓道來，一點點地揭示著信息世界的本質。他不會上來就拋齣復雜的定理，而是先從一些基本的問題齣發，比如“我們如何衡量信息的量？”、“如何更有效地傳輸信息？”等等，循序漸進地引導讀者進入主題。我尤其欣賞他對於一些關鍵概念的解釋，比如“信源編碼”和“信道編碼”，他不僅僅給齣瞭定義，還深入淺齣地分析瞭它們在實際應用中的重要性，讓我體會到這些理論並非空中樓閣，而是實實在在地支撐著我們現在的信息化生活。雖然我隻是一個初學者，對很多數學細節還在摸索，但我能感受到作者的匠心獨運，他用一種非常人性化的方式，將深奧的理論變得觸手可及。這本書的閱讀體驗，就像在迷霧中行走，作者就像一個提燈的人，一點點驅散迷霧，讓我看清前方的道路。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節安排和內容深度，對於我這種有著一定數學基礎但對信息理論涉足不深的讀者來說，簡直是量身定做的。作者在引入每一個新的概念之前，都會先迴顧相關的背景知識，或者給齣一些直觀的類比，這極大地降低瞭學習門檻。我特彆喜歡他對於“糾錯碼”的講解，作者不僅詳細介紹瞭不同類型糾錯碼的原理和性能，還花瞭相當大的篇幅去分析它們在實際通信係統中的應用，比如在硬盤存儲、衛星通信等方麵。這種理論與實踐相結閤的敘述方式，讓我深刻理解瞭編碼技術的重要性，也讓我對未來信息傳輸的可靠性有瞭更深的信心。有時候，我在閱讀的過程中，會遇到一些稍微復雜一些的數學證明，但作者的思路非常清晰，每一步的推導都顯得有理有據，即使我需要花費一些時間去理解，最終也能夠豁然開朗。總的來說，這本書的敘述方式非常紮實，內容充實，既有理論的深度，又不乏實踐的指導意義，是一本值得反復研讀的好書。

評分☆☆☆☆☆

這是一本非常有“匠心”的書，從封麵設計到內文排版，都透露齣一種精益求精的態度。作者在文字的打磨上也非常用心，語言精準而富有錶現力，即使是探討一些非常抽象的數學模型，也能讀齣一種邏輯的美感。我個人特彆欣賞作者在引入“香農信息論”時所采用的路徑，他並沒有直接給齣公式，而是先從信息傳輸的本質問題齣發，通過幾個精心設計的思想實驗，一步步引導讀者去思考“什麼是信息”、“如何衡量信息”，這種由淺入深的方式，讓我在閱讀的過程中，不僅僅是被動地接受知識，更是在主動地思考和探索。書中對於“信道容量”的解釋，更是讓我眼前一亮，作者通過生動的類比，將這個復雜的概念變得形象起來，我仿佛看到瞭一個信息在不同“容量”的管道中流淌，理解其限製和可能性。雖然我對其中的一些高級算法還在消化中，但僅僅是這種引人入勝的敘述風格，就足以讓我愛不釋手，渴望繼續深入探索。