信息論與編碼（第三版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄧傢先，肖嵩，李英 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 數據壓縮
• 信道編碼
• 香農信息論
• 第三版
• 高等教育
• 專業教材
• 計算機科學

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560639666

版次：3

商品編碼：11890250

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2016-03-01

用紙：膠版紙

頁數：320

字數：487000

正文語種：中文

內容簡介

　　本書重點介紹瞭信息論的基礎知識和信源、信道編碼理論及編碼技術，同時還介紹信息論的全新研究成果——網絡編碼的基本理論及應用。全書共10章，第1~7章��在介紹信息度量的基礎上，重點闡述瞭無失真信源編碼理論、限失真信源編碼理論、信道編碼理論以及信源編碼技術、信道編碼技術的基本知識；第8～10章在介紹網絡編碼的基礎理論——圖論的基礎上闡述瞭網絡編碼的基本原理及其在P2P、無綫網絡以及網絡安全等方麵的應用。��
　　本書注重闡述概念以及相關的物理意義，使用較多的例題和示意圖闡述基本概念、基本理論和基本分析方法，減少瞭繁雜的公式證明。另外還對編碼中麵臨的實際問題進行瞭分析，以幫助讀者加深理解。��
　　本書既可以作為信息工程、通信工程及相關專業的本科生和研究生教材，也可以作為相關專業技術人員的參考書。

前言/序言

《信息論與編碼（第三版）》圖書簡介 一、 核心內容概述 《信息論與編碼（第三版）》是一部深入探討信息傳輸、處理與存儲基本原理的權威性著作。本書以嚴謹的數學理論為基礎，係統地闡述瞭信息論的核心概念，包括信息熵、信源編碼、離散信道容量、連續信道容量等。同時，本書也全麵介紹瞭編碼理論的最新進展，涵蓋瞭糾錯碼（如漢明碼、BCH碼、RS碼、捲積碼、Turbo碼、LDPC碼等）的設計原理、譯碼算法以及它們在實際通信係統中的應用。本書旨在為讀者構建一個清晰、完整的知識體係，使其能夠理解和掌握信息傳輸過程中的效率與可靠性極限，並能夠設計和分析各類現代通信和數據存儲係統。 二、 理論基石——信息論 信息論作為本書的理論基石，為我們理解信息的本質、度量以及傳輸提供瞭一個全新的視角。 信息度量與熵： 本書首先從概率論和統計學的角度引入信息量的概念，指齣信息量與事件發生的概率成反比。在此基礎上，本書詳細介紹瞭信息熵（Entropy）這一核心概念，將其定義為信源不確定性的平均度量。讀者將學習到如何計算離散隨機變量的熵，以及熵在不同場景下的意義。本書還會深入探討聯閤熵、條件熵、互信息等概念，揭示隨機變量之間的依賴關係以及信息傳輸過程中的信息增益。例如，條件熵 $H(Y|X)$ 衡量在已知 $X$ 的情況下，$Y$ 的剩餘不確定性，而互信息 $I(X;Y) = H(X) - H(X|Y) = H(Y) - H(Y|X)$ 則量化瞭 $X$ 和 $Y$ 之間共享的信息量。這些概念是理解後續信息傳輸效率的根本。 信源編碼（數據壓縮）： 基於信息熵的理論，本書深入講解瞭信源編碼（Source Coding）的原理和方法，其目標是在不丟失信息或允許一定信息損失的情況下，盡可能地壓縮信源輸齣的數據，提高存儲和傳輸效率。讀者將學習到兩種主要的信源編碼策略： 無損信源編碼： 這類編碼能夠完全恢復原始信息，確保信息不失真。本書將詳細介紹如霍夫曼編碼（Huffman Coding）和算術編碼（Arithmetic Coding）等經典算法。霍夫曼編碼通過為齣現頻率高的符號分配短碼字，為齣現頻率低的符號分配長碼字，從而實現最優編碼。算術編碼則將整個消息映射到一個概率區間內的一個數值，進一步提高壓縮效率。 有損信源編碼： 這類編碼允許丟失部分信息，以達到更高的壓縮比，適用於對失真不敏感的應用，如圖像和音頻壓縮。本書將介紹率失真理論（Rate-Distortion Theory），它給齣瞭在給定失真水平下，所需最小比特率的理論極限。雖然本書不側重於具體的多媒體壓縮標準（如JPEG、MP3），但其背後的信息論原理是理解這些標準的基礎。 信道模型與信道容量： 信息的傳輸總會伴隨著噪聲和乾擾，導緻信息失真。信息論的核心任務之一就是分析和量化信道傳輸信息的能力。本書首先介紹瞭各種離散信道模型，如二元對稱信道（Binary Symmetric Channel, BSC）、二元輸入輸齣無損信道（Binary Input Output Channel, BIOC）等，並詳細推導瞭離散信道容量（Channel Capacity）的定義。信道容量是信道能夠可靠傳輸信息的最大速率的理論上限。本書將重點講解如何計算各種離散信道（如加性高斯白噪聲信道 AIGWN）的信道容量，並引齣香農信道編碼定理（Shannon Channel Coding Theorem）。該定理指齣，隻要信息傳輸速率低於信道容量，就存在能夠實現任意低錯誤概率的編碼和譯碼方法。 連續信道容量： 除瞭離散信道，本書還會探討連續信道，特彆是加性高斯白噪聲（Additive White Gaussian Noise, AWGN）信道，這是無綫通信中最常見的模型之一。本書將推導 AWGN 信道的容量公式，並分析帶寬、信噪比等因素對信道容量的影響。例如，Shannon-Hartley 定理給齣瞭 AWGN 信道的容量 $C = B log_2(1 + S/N)$，其中 $B$ 是帶寬，$S/N$ 是信噪比。這一定理揭示瞭在有限帶寬和功率約束下，信息傳輸速率的極限。 三、 實踐之翼——編碼理論 編碼理論是信息論的直接應用，旨在設計和實現能夠對抗噪聲、糾正錯誤的技術。本書將帶領讀者深入理解各類編碼的數學構造、性能分析和譯碼算法。 代數編碼基礎： 本書將從代數角度介紹糾錯碼的構造。讀者將學習到綫性分組碼（Linear Block Codes）的基本概念，包括碼字、碼重、最小碼重、生成矩陣、校驗矩陣等。在此基礎上，本書將詳細介紹： 漢明碼（Hamming Codes）： 適用於檢測和糾正單個錯誤，其結構簡單且具有一定的糾錯能力。 BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）： 一類強大的多重錯誤糾正碼，具有良好的代數結構，能夠糾正多個隨機錯誤。 Reed-Solomon碼（RS碼）： 一類非二元分組碼，在糾正突發錯誤方麵錶現齣色，廣泛應用於CD、DVD、條形碼、通信衛星等領域。本書將深入講解RS碼的構造原理，包括伽羅瓦域（Galois Field）運算以及多項式在RS碼中的應用。 捲積碼（Convolutional Codes）： 與分組碼不同，捲積碼是對連續輸入的比特流進行編碼，其碼字長度與輸入長度成比例。本書將詳細介紹捲積碼的編碼器結構（通過移位寄存器和生成多項式描述），並講解如何使用維特比算法（Viterbi Algorithm）進行最優譯碼。維特比算法是一種動態規劃算法，能夠在復雜的捲積碼狀態空間中高效地找到最可能的發送碼字。 現代高性能編碼： 隨著通信速率的不斷提高和對可靠性要求的日益嚴苛，更先進的編碼技術應運而生。本書將對這些現代編碼進行深入的介紹： Turbo碼（Turbo Codes）： 一種采用迭代解碼策略的強大糾錯碼，通過並行級聯兩個簡單的捲積碼，並輔以迭代的軟判決譯碼，能夠逼近香農極限。本書將詳細解釋Turbo碼的結構、交織器（Interleaver）的作用以及迭代譯碼過程，例如MMSE（Minimum Mean Square Error）估計和BCJR（Bahl, Cocke, Jelinek, and Raviv）算法在軟判決譯碼中的應用。 LDPC碼（Low-Density Parity-Check Codes）： 另一類高性能的糾錯碼，其校驗矩陣中大部分元素為零，因此具有稀疏的結構，能夠實現高效的譯碼（通常采用消息傳遞算法，如信仰傳播算法 Belief Propagation）。本書將介紹LDPC碼的構造方法（如規約LDPC碼、隨機LDPC碼）以及其在近乎香農極限下的齣色性能，並分析其在5G通信、Wi-Fi等現代通信標準中的應用。 信道編碼性能分析： 理論上，編碼可以大幅提高通信的可靠性，但實際性能會受到多種因素影響。本書將指導讀者如何分析不同編碼方案的性能，包括： 誤碼率（Bit Error Rate, BER）和符號錯誤率（Symbol Error Rate, SER）的界限： 介紹如何通過計算和近似來估計編碼方案在不同信道條件下的錯誤率。 譯碼復雜度： 分析不同譯碼算法的計算量和延遲，以便在性能和實現復雜度之間進行權衡。 編碼增益（Coding Gain）： 量化編碼技術相較於未編碼係統在相同誤碼率下所需的信噪比的改善。 四、 理論與實踐的結閤 《信息論與編碼（第三版）》並非僅僅羅列枯燥的數學公式，而是將理論與實踐緊密結閤。 廣泛的應用場景： 本書會列舉大量信息論與編碼在實際中的應用案例，例如： 數字通信係統： 手機通信（2G、3G、4G、5G）、衛星通信、無綫局域網（Wi-Fi）、藍牙等。 數據存儲： 硬盤驅動器、固態硬盤（SSD）、光盤（CD、DVD、Blu-ray）、閃存等。 數據壓縮： ZIP文件、JPEG圖像、MPEG視頻、MP3音頻等。 網絡傳輸： IP網絡中的差錯控製、數據鏈路層協議等。 糾錯與容錯： 錯誤檢測與糾正技術在軟件、硬件設計中的應用。 數學工具與推導： 本書的論證過程嚴謹，數學推導清晰，能夠幫助讀者深刻理解概念背後的原理。讀者需要具備一定的綫性代數、概率論和復變函數等基礎數學知識。 麵嚮讀者群體： 本書適閤高等院校通信工程、電子工程、計算機科學、信息科學等專業的本科生、研究生，以及從事相關領域研究與開發的工程師和技術人員。對於希望係統學習信息論和編碼理論，理解現代通信和信息技術底層原理的讀者，本書將是不可多得的參考。 五、 前沿視野與更新 《信息論與編碼（第三版）》在繼承經典理論的基礎上，也融入瞭最新的研究成果和技術發展。相對於前版本，第三版可能在以下方麵進行瞭更新和補充： 對LDPC碼和Turbo碼的更深入闡述： 隨著這些編碼在現代通信標準中的重要性日益凸顯，第三版很可能對其結構、構造方法、譯碼算法以及性能分析進行瞭更全麵和細緻的講解。 新興編碼技術： 可能會引入一些新興的編碼技術，例如極化碼（Polar Codes），該編碼已被選為5G控製信道的編碼方案，其理論性能優異。 與機器學習的結閤： 隨著人工智能技術的興起，信息論和編碼理論與機器學習的交叉研究也日益受到關注。第三版可能對這方麵的進展有所提及，例如基於深度學習的譯碼器。 更貼近實際應用： 可能會增加更多與最新通信標準（如5G、Wi-Fi 6）相關的編碼應用案例，使讀者能夠更好地理解理論知識在實際係統中的落地。 優化敘述和習題： 可能對原有內容進行瞭梳理和優化，使其更具可讀性，並可能增加瞭新的習題，以幫助讀者鞏固所學知識。 總而言之，《信息論與編碼（第三版）》是一部集理論深度、實踐廣度和前沿視野於一體的經典教材，它不僅能夠為讀者打下堅實的理論基礎，更能幫助讀者理解並應對未來信息技術發展帶來的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最直接的感受，就是它極大地拓展瞭我的思維邊界。信息論這個概念本身就非常抽象，而《信息論與編碼（第三版）》通過豐富的案例和深入淺齣的講解，將這種抽象的理論與現實世界緊密地聯係起來。我開始意識到，我們習以為常的許多技術，背後都有著深刻的信息論原理支撐。比如，我一直以為手機信號不好僅僅是硬件問題，但讀瞭這本書之後，我纔瞭解到信道容量、噪聲對信息傳輸的影響有多大，以及各種編碼技術是如何在信號衰減的情況下盡可能保證通話質量的。這種“原來如此”的頓悟，讓我對周圍的世界有瞭全新的視角。這本書不隻是在傳授知識，更是在塑造一種看待問題的思維方式，一種對信息本質的深刻洞察。它讓我開始思考，在任何一個信息傳輸、存儲或處理的場景下，我們可能麵臨哪些挑戰，以及如何用更有效、更魯棒的方式去應對。這種思維模式的轉變，比單純掌握某個技術細節更具價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計實在是太值得稱贊瞭！我之前讀過一些技術書籍，常常會遇到開頭晦澀難懂，或者中間突然跳躍的狀況，讓人讀起來很吃力。《信息論與編碼（第三版）》在這方麵做得非常到位。它從最基礎的概念講起，一點點地引導讀者進入更復雜的知識體係。每一次新內容的引入，都建立在前一個知識點的基礎之上，讓我感覺每一步都走得很穩。而且，書中不同章節之間的銜接也很自然，不會齣現斷層的感覺。我喜歡它在每一章的結尾處，都會對本章內容進行小結，或者提齣一些思考題，這對我鞏固知識點非常有幫助。有時候，即便我暫時沒完全理解某個推導，但通過後續的內容，或者書末的附錄，我又能找到豁然開朗的契機。這種循序漸進、層層遞進的學習方式，極大地降低瞭學習門檻，讓我覺得即便是初學者，也能在這本書中找到屬於自己的學習路徑。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是讓我眼前一亮！一直以來，我對信息論這個領域都抱著一種既敬畏又好奇的態度，總覺得它離生活很遙遠，又充滿瞭神秘感。當我翻開《信息論與編碼（第三版）》的扉頁，那種感覺就完全變瞭。它並沒有像我預期的那樣，一開始就拋齣晦澀的數學公式和復雜的定理，而是從一些非常生動有趣的例子入手，比如我們每天都在使用的通信技術，比如文件壓縮的原理，甚至是DNA的編碼。這些例子一下子就拉近瞭我和書本的距離，讓我覺得信息論並不是高高在上的理論，而是切實存在於我們生活中的基礎。我特彆喜歡它在解釋信息熵時，用到的那個關於“不確定性”的類比，讓我對“信息”的度量有瞭一個直觀的理解。後續的內容，雖然逐漸深入到更專業的領域，但作者始終保持著一種循序漸進的風格，一點點地構建起知識體係，讓我覺得學習的過程非常順暢，沒有那種突然掉進知識黑洞的恐慌感。它更像是一位耐心的老師，在你理解透徹一個概念之後，纔引導你去探索下一個。我感覺自己真的在一步步地解鎖信息世界的奧秘，這種成就感是無法言喻的。

評分☆☆☆☆☆

我一直以來都對數學在各個領域的應用充滿好奇，而《信息論與編碼（第三版）》恰恰滿足瞭我這種探索的欲望。這本書在數學的嚴謹性和實際應用的結閤上做得非常齣色。它並沒有迴避必要的數學推導，但又不像純粹的數學教材那樣枯燥。作者善於在引入數學概念之前，先闡述其在信息論中的實際意義，這樣一來，即使是相對復雜的公式，在我看來也變得有血有肉，不再是冰冷的符號。比如，在介紹概率論在信息論中的作用時，作者會聯係到信源的統計特性，讓我理解為什麼概率分布如此重要。然後，在推導香農公式等核心定理時，你能感受到數學的力量是如何被用來量化信息和傳輸能力的。我甚至覺得，這本書更像是一本“應用數學”的入門讀物，它教會我如何用數學的語言去理解和描述信息世界。閱讀過程中，我多次停下來，嘗試自己推導一些公式，或者思考書中的例子如何應用到其他場景。這種主動學習的模式，讓我的理解更加深刻，也讓我對數學的魅力有瞭全新的認識。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在接觸這本書之前，我對“編碼”這個詞的理解非常有限，最多也就是電腦裏的二進製或者文件格式。但《信息論與編碼（第三版）》徹底刷新瞭我的認知。它讓我明白瞭，編碼不僅僅是數據的轉換，更是一種智慧的藝術，是為瞭在充滿噪聲和乾擾的環境下，盡可能準確、高效地傳輸信息。書中對各種編碼方式的介紹，比如糾錯碼、信源編碼等，都詳細得令人驚嘆。我尤其對那些巧妙的編碼算法印象深刻，它們是如何通過增加冗餘來實現錯誤檢測和糾正的，其中的邏輯嚴謹得如同精密的機械。閱讀的過程中，我仿佛置身於一個密碼破譯的戰場，每一段代碼都隱藏著解決問題的關鍵。這本書的圖錶和插圖也非常有助於理解，它們將抽象的概念具象化，讓我能夠更清晰地看到編碼的結構和工作原理。我以前總覺得信息安全是一個很高深莫測的領域，但通過這本書，我開始窺探到其背後的基本原理，明白瞭信息傳輸的魯棒性是如何建立起來的。這種知識上的啓迪，讓我對現代通信和數據存儲技術有瞭更深的敬意。