信息論與編碼(高等學校教材) 9787040316001 高等教育齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐傢品著 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 信息與編碼
• 高等教育
• 教材
• 計算機科學
• 電子工程
• 信號處理
• 理論基礎

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齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040316001

商品編碼：29423477656

包裝：平裝

齣版時間：2011-03-01

基本信息

書名：信息論與編碼(高等學校教材)

定價：29.50元

作者：徐傢品著

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2011-03-01

ISBN：9787040316001

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.459kg

編輯推薦

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為適應信息技術發展的新形勢，應廣大師生的要求，編者結閤這些年在教學中的使用情況和科研體會，在已使用6年的《信息論與編碼》講義的基礎上編寫瞭本書。徐傢品編著的《信息論與編碼》共8章，包括香農信息論的基本內容及主要結論；壓縮編碼的基本原理；糾錯原理、方法及其在現代通信係統中的應用等內容。在傳統內容的基礎上充實瞭信息理論特彆是編碼技術發展的新成果和應用。內容涵蓋瞭通信中有關信息處理的基本原理和方法。

內容提要

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徐傢品編著的《信息論與編碼》著重講授以經典信息論內容為主的信息論基礎；信息論的起源、發展及研究的內容；香農信息論的三大基本概念：信息熵、信道容量和信息率失真函數以及與之對應的三大定理；解決信息傳輸係統有效性、可靠性和安全性的三類編碼；網絡信息論與網絡編碼。本書圍繞信息傳輸係統這一工程應用背景，特彆強調概念闡述清楚、突齣重點、深入淺齣。邏輯關係上，力求通過建立信息與編碼理論的分析方法，在寫法上條理清楚，實例豐富翔實，注意循序漸進、難度適中，並注重理論對實際應用的指導作用，引導讀者理解信息論與編碼的基本方法，培養抽象分析能力和係統工程概念。本書在體係結構上力求科學性、先進性與實用性相統一，內容安排注重體現係統性和相對的完整性。每章後配有習題。《信息論與編碼》可作為高等學校通信工程、電子信息工程、信息工程、電子信息科學與技術和信息安全等專業高年級本科生和研究生教材及教學參考書，不同專業可根據不同的學時數在內容上有所取捨。本書也可以作為信息、通信、電子工程相關專業技術人員的參考書。

目錄

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第1章 緒論 1.1 信息的基本概念 1.1.1 信息的一般概念 1.1.2 信息的特點和性質 1.1.3 香農信息的定義 1.2 信息論與編碼理論的形成與發展 1.3 信息論與編碼理論研究的內容 1.3.1 信息論與編碼理論的研究對象 1.3.2 信息論與編碼理論的研究範疇第2章 信源及信息測度 2.1 信源的分類及數學模型 2.1.1 信源的分類 2.1.2 單符號離散信源的數學模型 2.1.3 多符號離散信源 2.1.4 連續信源及波形信源 2.2 信息的度量——信息熵 2.2.1 無條件概率、聯閤概率與條件概率 2.2.2 自信息 2.2.3 互信息 2.2.4 信息熵 2.2.5 各熵之間的關係 2.2.6 信息熵的基本性質及定理 2.2.7 平均互信息及其特性 2.3 多符號離散平穩信源 2.3.1 消息序列的熵 2.3.2 離散平穩信源的數學模型 2.3.3 離散平穩信源的信息熵和極限熵 2.3.4 馬爾可夫信源的信息熵 2.4 信源的相關性與冗餘度 2.4.1 信源的相關性 2.4.2 冗餘度 2.5 連續信源的熵和互信息 習題第3章 離散信道及其信道容量 3.1 信道的分類及其描述 3.2 單符號離散信道的數學模型 3.2.1 單符號離散信道的概念 3.2.2 一般單符號離散信道的一些概率關係 3.3 信道容量及其計算方法 3.3.1 信道容量的定義 3.3.2 無噪離散信道的信道容量 3.3.3 對稱離散信道的信道容量 3.3.4 準對稱離散信道的信道容量 3.3.5 一般離散信道的信道容量 3.4 多符號離散信道的數學模型 3.5 離散無記憶擴展信道的信道容量 3.6 組閤信道及其信道容量 3.6.1 獨立並聯信道及其信道容量 3.6.2 串聯信道及其信道容量 3.7 信源與信道的匹配 習題第4章 無失真信源編碼 4.1 信源編碼的基本概念 4.1.1 信源編碼 4.1.2 信源編碼的碼字類型及碼樹 4.2 無失真變長信源編碼的特點 4.2.1 定長信源編碼定理 4.2.2 變長編碼的特點 4.2.3 變長編碼存在的問題及應對措施 4.3 信源編碼定理 4.3.1 無失真變長信源編碼定理 4.3.2 統計匹配碼 4.3.3 剋拉夫特不等式 4.4 變長編碼方法 4.4.1 香農—費諾—埃利斯碼 4.4.2 費諾編碼 4.4.3 霍夫曼碼 4.4.4 遊程編碼 4.4.5 算術編碼 4.4.6 通用編碼 習題第5章 信道編碼 5.1 信道編碼定理 5.1.1 信道與差錯 5.1.2 差錯概率與譯碼規則 5.1.3 有噪信道編碼定理 5.2 信道編碼及其基本原理 5.2.1 信道編碼的基本概念 5.2.2 信道編碼的基本原理 5.3 綫性分組碼 5.3.1 綫性分組碼的基本概念 5.3.2 綫性分組碼生成矩陣和一緻監督矩陣 5.3.3 綫性碼的檢錯、糾錯能力 5.3.4 漢明碼 5.3.5 綫性分組碼的編碼 5.3.6 綫性分組碼的譯碼 5.4 循環碼 5.4.1 循環碼的基本概念 5.4.2 循環碼的生成矩陣和監督矩陣 5.4.3 循環碼的編碼 5.4.4 循環碼的譯碼 5.4.5 自動請求重傳方式(ARQ) 5.4.6 循環碼的捕錯譯碼和大數邏輯譯碼 5.4.7 BCH碼和RS碼 5.5 捲積碼 5.5.1 捲積碼的編碼原理 5.5.2 捲積碼的描述 5.5.3 捲積碼的編碼 5.5.4 維特比譯碼 5.6 級聯碼、交織碼及TCM碼 5.6.1 級聯碼 5.6.2 交織碼 5.6.3 TCM碼 5.6.4 前嚮糾錯方式 5.7 Turbo碼 5.7.1 Turbo碼編碼器 5.7.2 Turbo碼譯碼器 5.8 LDPC碼 5.8.1 LDPC碼的定義及其描述 5.8.2 LDPC碼的Tanner圖錶示 5.8.3 LDPC碼的構造 習題第6章 保真度準則下的信源編碼 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 信息率失真函數及其性質 6.2.1 信息率失真函數 6.2.2 信息率失真函數的性質 6.3 信息率失真函數的參量錶述及其計算 6.4 二元信源和離散對稱信源的隻(d)函數 6.4.1 二元對稱信源的R(D)函數 6.4.2 離散對稱信源的R(D)函數 6.5 連續信源的信息率失真函數 6.5.1 連續信源的信息率失真函數 6.5.2 高斯信源的信息率失真函數 6.5.3 連續信源R(D)函數的參量錶述及其計算 6.6 保真度準則下的信源編碼定理 6.6.1 保真度準則下的信源編碼定理 6.6.2 限失真信源編碼定理的應用 6.7 標量量化編碼與矢量量化編碼 6.7.1 均勻量化 6.7.2 優量化 6.7.3 矢量量化編碼 6.8 語音壓縮編碼 6.8.1 波形編碼基本原理 6.8.2 參量編碼 6.8.3 混閤編碼 6.9 圖像壓縮編碼 6.9.1 靜止圖像壓縮編碼及JPEG標準 6.9.2 活動圖像壓縮編碼 6.9.3 H.26x建議 6.9.4 MPEG標準 習題第7章 網絡信息論與網絡編碼初步 7.1 網絡信息論概述 7.1.1 網絡信息論研究的基本問題及內容 7.1.2 網絡信息論的應用 7.2 網絡的信道容量 7.2.1 多址係統 7.2.2 廣播信道 7.2.3 相關信源的多用戶信道問題 7.3 無綫信道 7.3.1 信道模型 7.3.2 圓對稱復數高斯隨機矢量 7.3.3 MIMO高斯信道容量 7.4 網絡編碼技術 7.4.1 網絡編碼的基本原理 7.4.2 綫絡編碼 習題第8章 通信係統的保密與安全 8.1 密碼係統和密碼體製 8.1.1 密碼體製的基本組成 8.1.2 密碼編碼和密碼分析 8.1.3 經典密碼體製 8.1.4 安全保密性與隨機性 8.2 對稱加密體製 8.2.1 數據加密標準DES 8.2.2 DES密碼的演化設計 8.3 公開密鑰密碼 8.3.1 單鑰密碼體製存在的問題 8.3.2 公開密鑰的一般原理 8.3.3 RSA體製 8.4 認證技術 8.4.1 消息認證係統 8.4.2 消息認證碼和消息認證 8.4.3 身份認證 8.4.4 數字 8.5 認證鑒權與加密在通信係統中的應用 8.5.1 GSM係統的認證鑒權與加密 8.5.2 WCDMA係統的認證鑒權與加密 8.5.3 CDMA2000係統的認證鑒權與加密 習題參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《信息論基礎與應用》 本書簡介 在信息爆炸的時代，理解信息的本質、度量信息量、以及如何高效地傳輸和存儲信息，已成為科學技術發展的基石。本書《信息論基礎與應用》旨在係統地闡述信息論的核心概念、基本原理及其在現代通信、數據壓縮、機器學習等領域的廣泛應用。本書麵嚮具有一定數學基礎（包括概率論與數理統計、綫性代數等）的讀者，如高等院校信息科學與技術、計算機科學、電子工程等相關專業本科生、研究生，以及從事相關領域研發工作的工程師和研究人員。 第一部分：信息論基礎 第一章：信息度量 信息論的基石在於如何量化信息。本章將從信息熵的概念入手，深入剖析離散隨機變量的熵、聯閤熵、條件熵以及互信息。我們將介紹熵的性質，如非負性、最大值（當隨機變量均勻分布時達到最大）以及熵的鏈式法則。此外，還會探討相對熵（KL散度）和交叉熵，並闡述它們在衡量兩個概率分布相似性方麵的作用。通過引入信息增益的概念，我們將展示如何量化一個隨機變量對另一個隨機變量的“影響”或“預測能力”。本章將通過大量例證，幫助讀者理解這些抽象概念在實際問題中的意義。 第二章：信道容量 信息如何在存在噪聲的環境中可靠地傳輸？本章將聚焦於信道的概念，區分離散無記憶信道（如二元對稱信道BSC、二元擦除信道BEC）和連續信道。我們將引入信道容量的概念，並闡述它是信源能夠以任意小的錯誤概率傳輸的最大速率。本章將推導離散無記憶信道的信道容量公式，並詳細講解如何利用最大似然譯碼和最小均方誤差譯碼等方法來處理信道中的噪聲。此外，我們還將初步介紹高斯白噪聲信道（AWGN信道）的容量，為後續章節的更深入討論奠定基礎。 第三章：信源編碼 信源編碼的目標是在不損失信息或以可接受的失真度的情況下，減少信息的冗餘，實現數據的壓縮。本章將首先介紹無損信源編碼，重點講解二元編碼（如霍夫曼編碼）、算術編碼等經典算法，並分析它們的編碼效率和復雜度。我們將深入理解這些編碼方法的原理，以及如何根據信源的概率分布來構建最優編碼。隨後，我們將討論有損信源編碼，介紹率失真理論，闡述率失真函數的概念，並介紹一些常用的有損編碼技術，如離散餘弦變換（DCT）在圖像和視頻壓縮中的應用。 第四章：信道編碼 信道編碼旨在嚮信息中添加冗餘，以便在接收端能夠檢測和糾正信道傳輸過程中引入的錯誤，從而提高傳輸的可靠性。本章將首先介紹綫性分組碼，包括漢明碼、循環碼等，並講解其代數構造、編碼和譯碼的原理。我們將深入理解碼字、碼率、最小漢明距離等關鍵概念，以及它們如何決定編碼的糾錯能力。接著，我們將引入捲積碼，闡述其編碼過程和維特比譯碼算法，這是現代通信係統中非常重要的譯碼技術。最後，我們將初步介紹Turbo碼和LDPC碼等現代高性能糾錯碼，為理解下一代通信係統的性能提供背景。 第二部分：信息論的擴展與應用 第五章：速率失真理論 率失真理論是信息論中關於有損數據壓縮的數學框架。本章將深入探討率失真函數的概念，它描述瞭在給定的失真允許範圍內，所需傳輸信息的最小速率。我們將分析不同失真測度（如均方誤差）下的率失真函數，並展示如何在理論上證明某些編碼方案（如高斯信源的率失真性能）達到瞭最優。本章將為理解現代媒體編碼（如MP3、JPEG、MPEG）的原理提供理論支撐。 第六章：信息論在機器學習中的應用 信息論的概念在機器學習領域扮演著至關重要的角色。本章將探討如何利用互信息來度量特徵與目標變量之間的相關性，從而進行特徵選擇。我們將介紹決策樹算法中信息增益（或信息增益比）在節點分裂中的應用，解釋為何它能構建齣最優的分類模型。此外，我們還將討論KL散度在衡量模型與真實數據分布差異方麵的作用，以及它在變分推斷和生成模型中的應用。 第七章：信息論在通信係統中的應用 本章將把信息論的理論知識應用於實際通信係統的設計和分析。我們將從香農極限齣發，深入理解通信係統的理論極限，以及現代通信技術如何逼近這一極限。我們將分析不同調製解調方案（如QAM、PSK）在實際信道條件下的性能，並探討如何通過高效的信道編碼和解碼技術來提高係統的可靠性。此外，我們還將介紹認知無綫電和多天綫通信（MIMO）等新興通信技術中信息論的應用，展示信息論如何指導這些技術的理論發展和性能提升。 第八章：信息論在數據壓縮與存儲中的應用 除瞭前麵提到的信源編碼，本章將更廣泛地探討信息論在數據壓縮與存儲領域的應用。我們將介紹無損壓縮算法（如LZ77、LZ78）的工作原理，並分析它們在文本文件、日誌文件等數據壓縮中的錶現。對於有損壓縮，我們將迴顧率失真理論，並結閤JPEG（圖像）、MPEG（視頻）、MP3（音頻）等實際應用，深入分析這些編碼格式是如何在保證可接受視覺或聽覺質量的前提下，實現高效的數據壓縮的。此外，我們還將討論信息論在數據存儲安全（如糾錯碼在硬盤、SSD中的應用）和信息隱藏等方麵的應用。 第九章：信息論的其他應用領域 信息論的普適性使其在眾多學科領域都有廣泛的應用。本章將簡要介紹信息論在密碼學中的應用，如信息論安全（one-time pad）和密鑰生成。我們還將探討信息論在生物信息學中的應用，例如利用信息熵分析DNA序列的復雜性。此外，信息論在統計物理、經濟學、甚至社會學等領域也有初步的應用探索，這些內容將為讀者拓展視野，激發新的思考。 結論 《信息論基礎與應用》旨在提供一個全麵而深入的信息論學習體驗。本書從最基本的信息度量齣發，逐步深入到信道編碼、信源編碼以及信息論在各個領域的應用。通過理論推導、概念闡釋和豐富的應用實例，我們希望幫助讀者建立堅實的信息論知識體係，並能夠將其應用於解決實際問題，從而更好地理解和駕馭信息時代。本書的編排力求循序漸進，邏輯清晰，旨在培養讀者的分析能力和創新思維，為他們在未來的學術研究和工程實踐中奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺是厚重而紮實，封麵上的書名“信息論與編碼”以及齣版社名稱，都讓人感受到一股學術的權威感。我尤其喜歡書中在概念闡述方麵的細緻之處，即使是一些看似抽象的定義，作者也會嘗試用通俗易懂的語言來解釋，並且配以大量的圖示和例子，這對於我這樣初學者來說，極大地降低瞭理解的門檻。我特彆欣賞書中對於信息熵、信道容量等核心概念的講解，感覺作者並非簡單地羅列公式，而是試圖引導讀者去理解這些概念背後的物理意義和實際應用。雖然我還沒有完全掌握所有內容，但每次閱讀都能有所收獲，仿佛在腦海中搭建起一個初步的知識框架。這本書讓我看到瞭信息科學的強大魅力，也激發瞭我進一步探索學習的欲望。

評分☆☆☆☆☆

收到這本書已經有一段時間瞭，我一直把它放在床頭，偶爾會翻閱一下，感覺這本書的封麵設計雖然樸實，但卻透露著一股嚴謹的氣息。印刷質量也相當不錯，紙張觸感舒適，字跡清晰，長時間閱讀也不會感到疲勞。雖然我是一名非專業的讀者，對“信息論與編碼”這個領域知之甚少，但我對書中提齣的各種概念産生瞭濃厚的興趣。比如，書中提到的一些信息傳輸效率的極限，以及如何通過編碼來剋服噪聲乾擾，這些都讓我覺得非常神奇。雖然我暫時還沒有能力去深入理解其中的數學公式和理論推導，但從書中展現齣的邏輯性和嚴謹性，我能夠感受到作者在構建這個知識體係時付齣的巨大心血。這本書對我來說，更像是一扇通往未知領域的大門，我希望通過它，能夠慢慢地揭開信息世界的神秘麵紗。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，首先映入眼簾的是其嚴謹的學術風格。書本的裝幀設計雖然不是那種花哨的類型，但卻顯得非常經典，很有質感。作為一本麵嚮高等學校的教材，它無疑在內容的深度和廣度上有著較高的要求。我雖然不是信息論的專業人士，但對書中探討的關於信息是如何被度量、如何被編碼以及如何被可靠傳輸的原理深感興趣。書中對各種編碼方式的介紹，例如如何設計能夠抵抗錯誤傳播的碼字，以及如何實現高效的數據壓縮，這些都讓我覺得十分新奇。盡管其中涉及到的數學推導和證明對我來說還有些挑戰，但我能夠感受到作者在邏輯上的清晰和嚴密，每一個步驟都銜接得恰到好處。這本書給我一種沉甸甸的收獲感，讓我覺得自己正在接觸一個非常重要且前沿的學科領域。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計有一種沉靜而有力的學術氣息，一看就知道是精心製作的教材。我個人對信息論這個概念一直充滿好奇，特彆是關於信息是如何量化以及如何以最優化的方式進行編碼和傳輸的原理。這本書的內容，雖然對我這樣一個非專業讀者而言，很多地方仍然需要反復揣摩，但它成功地勾勒齣瞭信息論的宏觀圖景。我對書中關於信息熵的定義，以及它如何衡量不確定性，還有信道容量的概念，都留下瞭深刻的印象。這些概念雖然抽象，但作者通過清晰的闡述和必要的數學工具，為我打開瞭理解信息世界的一個新視角。這本書不僅是一本教材，更像是一次知識的啓迪，讓我對未來可能齣現的各種信息技術有瞭更深的憧憬。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本書後，就被它所呈現齣的嚴謹學術氛圍所吸引。書的整體設計風格非常專業，封麵設計簡潔大方，給人一種值得信賴的感覺。我之所以選擇這本書，是因為我對信息傳輸和數據壓縮這兩個主題一直抱有極大的好奇心。書中對信息編碼的各種理論和方法的介紹，讓我對如何用最有效的方式來存儲和傳遞信息有瞭初步的認識。例如，書中關於糾錯碼的闡述，讓我明白瞭為何在數字通信中，即使存在噪聲，信息也能被準確地接收。盡管書中包含瞭一些較為復雜的數學模型和算法，但作者的講解方式盡量貼近讀者的理解，並且穿插瞭不少實際的應用案例，這使得我在閱讀過程中能夠感受到理論與實踐的緊密聯係。這本書讓我對信息科學這個領域有瞭更深的敬畏感。