信息论与编码基础(第2版) 9787121248061 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

唐朝京，雷菁 著

图书标签:

• 信息论
• 编码学
• 通信原理
• 信息处理
• 数字通信
• 信道编码
• 源编码
• 信息传输
• 通信工程
• 高等教育

店铺： 广影图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121248061

商品编码：29628230454

包装：平装

出版时间：2015-01-01

基本信息

书名:信息论与编码基础(第2版)

定价：36.00元

售价：27.0元,便宜9.0元,折扣75

作者:唐朝京,雷菁

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-01-01

ISBN：9787121248061

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

工信部'十二五'规划教材
　　面向工程应用,工程创新型教材

内容提要

本书以香农信息论为基础，系统地介绍了通信系统中两大编码理论。重点阐述了香农信息论的基本理论、信源压缩编码及信道编码的原理与具体方法，力图将信息理论及编码理论与实际应用紧密结合。
全书共分8章，其中包括：信息的概念与测度，离散信源、离散信道，信源压缩编码基础，信道编码基本理论，线性分组码，常用纠错码及其应用及纠错编码新技术。
本书文字通俗，概念清晰，重点突出，在内容上既有必要的数学分析，又强调物理概念的理解及直观图示。本书可作为通信工程及信息类专业的高年级本科生教材，也可作为其他专业学生及通信科技工作者的参考书。

目录

章 绪论
1.1 信息概念
1.1.1 信息的概念及其内涵
1.1.2 香农信息定义
1.2 信息论研究的基本问题和主要内容
1.2.1 信息论研究的基本问题
1.2.2 信息论研究的主要内容
1.3 信息理论的发展及其在通信系统中的作用
1.3.1 信息理论的形成及与其他学科的交叉发展
1.3.2 编码技术的发展及其在通信系统中的作用
相关小知识——香农生平
第2章 离散信源
2.1 离散信源的信息熵
2.1.1 信源模型
2.1.2 自信息
2.1.3 信息熵
2.1.4 联合熵与条件熵
2.2 熵的基本性质
2.3 信源的剩余度
本章小结
习题二
综合拓展题
相关小知识——熵的由来
第3章 离散信道
3.1 信道疑义度与平均互信息
3.1.1 信道模型
3.1.2 信道疑义度
3.1.3 平均互信息及其性质
3.2 信道容量
3.2.1 信道容量的定义
3.2.2 简单离散信道的信道容量
3.2.3 对称离散信道的信道容量
3.2.4 扩展信道与并联信道的信道容量
3.2.5 香农公式
3.2.6 保密容量与物理层安全
3.3 有噪信道编码定理
3.3.1 有噪信道编码定理
3.3.2 编码定理的指导意义
本章小结
习题三
综合拓展题
第4章 信源压缩编码基础
4.1 无失真可变长信源编码定理
4.1.1 信源编码器
4.1.2 无失真可变长信源编码定理
4.2 保真度准则下的信源编码定理
4.2.1 失真度与信息率失真函数
4.2.2 保真度准则下的信源编码定理
4.3 预测编码
4.3.1 预测编码的基本原理及预测模型
4.3.2 信源的线性预测编码
4.3.3 语音的线性预测编码
4.4 变换编码
4.4.1 变换编码的基本原理
4.4.2 典型的变换编码方法
4.4.3 DCT压缩的特征
4.5 统计编码
4.5.1 统计编码的概念
4.5.2 统计编码常用方法
4.5.3 MH编码
4.6 压缩编码应用综述
4.6.1 声音压缩标准
4.6.2 静止图像压缩标准
4.6.3 视频压缩标准
本章小结
习题四
综合拓展题
相关小知识——霍夫曼生平
第5章 信道编码基本原理
5.1 概述
5.1.1 数字通信系统模型
5.1.2 差错控制系统分类
5.1.3 纠错编码分类
5.2 信道编码的基本概念
5.2.1 信道编码的一般方法
5.2.2 信道编码的基本参数
5.2.3 大似然译码
5.3 常用检错码
5.3.1 奇偶校验码
5.3.2 水平一致校验码
5.3.3 水平垂直一致校验码
5.3.4 群计数码
5.3.5 等比码
本章小结
习题五
综合拓展题
第6章 线性分组码
6.1 线性分组码的基本原理
6.1.1 基本概念
6.1.2 生成矩阵和一致校验矩阵
6.1.3 线性分组码的译码及纠错能力
6.1.4 汉明码简介
6.2 循环码的基本原理
6.2.1 基本概念
6.2.2 循环码的编码
6.2.3 循环码的一般译码方法
6.2.4 循环汉明码及其派生码
本章小结
习题六
综合拓展题
相关小知识——汉明生平
第7章 常用纠错码及其应用
7.1 CRC码的应用及性能
7.1.1 基本概念
7.1.2 CRC码在数据链路协议中的应用
7.1.3 CRC码在DECT标准中的应用
7.1.4 CRC码在ATM中的应用
7.2 BCH码及RS码的应用及性能
7.2.1 基本概念
7.2.2 CCSDS TC协议中的BCH编码
7.2.3 DVBH标准中的前向纠错方案
7.2.4 RS码在存储系统中的应用
7.3 卷积码的应用及性能
7.3.1 卷积码的概念与描述方法
7.3.2 卷积码在移动通信中的应用
7.3.3 级联卷积编码系统在NASA系统中的应用
7.3.4 宽带无线接入中的纠错编码
7.4 交织技术
7.4.1 基本概念
7.4.2 移动通信中的交织
7.4.3 CCSDS标准中的交织纠错方案
7.5 编码调制技术
7.5.1 TCM技术
7.5.2 BCM技术
7.5.3 BICMID技术
本章小结
习题七
综合拓展题
相关小知识——维特比简介
第8章 纠错编码新技术
8.1 迭代译码及消息传递机制
8.1.1 迭代译码器的建模
8.1.2 迭代译码器消息传递机制
8.1.3 迭代译码器EXIT收敛性分析
8.2 Turbo 码
8.2.1 MAP译码算法
8.2.2 SOVA算法
8.2.3 Turbo码的性能与应用
8.2.4 双二进制Turbo码
8.3 TPC码
8.3.1 TPC码的构造
8.3.2 TPC迭代译码算法
8.3.3 TPC码的性能分析
8.4 LDPC码
8.4.1 LDPC码的概念及图模型
8.4.2 基于消息传递机制的LDPC码迭代译码算法
8.4.3 IEEE 802.16e中的LDPC码
8.4.4 DVBS2中的LDPC码
8.5 喷泉码
8.5.1 LT编码
8.5.2 Raptor码
8.5.3 标准中的Raptor码
8.6 网络编码

　……

参考文献

英文编写名词对照表

作者介绍

唐朝京，国防科技大学获信息与通信工程学院 教授,博士。主要从事通信工程及信息安全方面的教学与研究工作。中国通信学会理事、会士，湖南省通信学会副理事长，学校通信工程及信息安全领域的学术带头人。承担了本科生《信息论与编码基础》、《通信原理》，研究生《信息论基础》、《纠错编码》、《保密通信》及《电子信息技术导论》等课程的主讲任务。

文摘

序言

深度探索信息之源，揭秘编码之奥秘 信息，作为现代社会运行的基石，其概念的演进与内涵的拓展，早已超越了简单的文字与数据传输。从最初的信号传递，到如今的海量数据分析与智能交互，信息已渗透到我们生活的方方面面，成为推动科技进步、商业发展乃至社会变革的核心驱动力。而信息论与编码，正是理解和驾驭这股洪流的科学基石。它们不仅为我们提供了量化信息、衡量信息传输效率的严谨框架，更指引了如何以最高效、最可靠的方式存储、传输和处理信息的技术路径。 本书，将引领读者踏上一段严谨而迷人的探索之旅，深入剖析信息论与编码的基础原理，揭示其背后深刻的数学逻辑与工程实践。我们不只是陈述概念，更致力于构建起读者对信息世界本质的深刻理解。 信息论：量化信息，洞察效率的本质 信息的量化，是信息论的起点，也是理解信息价值的钥匙。想象一下，一段信息传递过来，它究竟包含多少“信息量”？信息论的核心概念——熵（Entropy），正是为此而生。它并非我们熟悉的“混乱度”，而是在概率论的框架下，用来衡量一个随机变量的不确定性或信息量的多少。一个事件发生的概率越低，当它发生时所包含的信息量就越大。例如，听到“太阳明天会升起”的信息，几乎没有信息量，因为这是我们已知且必然会发生的事情。而听到“某个从未被发现的星球上存在生命”的消息，其信息量就巨大无比，因为它极大地降低了我们的不确定性。 本书将从概率论的基础出发，循序渐进地阐述熵的定义、性质及其在不同场景下的计算方法。我们将探讨联合熵、条件熵和互信息等核心概念。联合熵描述了多个随机变量共同的不确定性；条件熵则衡量了在已知一个变量的情况下，另一个变量的不确定性。而互信息，更是信息论中的一颗璀璨明珠，它量化了两个随机变量之间共享的信息量，是衡量信息传输效率、理解变量间关联性的关键指标。例如，在通信系统中，信源发出的信息与信道接收到的信息之间的互信息，就直接反映了信道的容量，即其最大可能传输的信息量。 信息论的理论构建，离不开信息传输的信源编码和信道编码。信源编码的目标是尽可能地压缩信息，去除冗余，使其以最紧凑的形式表示。我们熟悉的霍夫曼编码，正是基于信息源的概率分布，为出现频率高的符号分配较短的编码，为出现频率低的符号分配较长的编码，从而实现平均编码长度的最小化。本书将详细介绍霍夫曼编码的构建算法，并通过实例解析其在数据压缩领域的应用。除了霍夫曼编码，我们还将探讨算术编码，它能够更精细地逼近理论上的最优编码，实现更高的压缩比。 信息传输并非坦途，噪声和干扰是不可避免的现实。信道编码的出现，正是为了应对这些挑战，提高信息的可靠性。信道编码在发送端对信息添加一定的冗余，这些冗余并非为了压缩，而是为了在接收端能够检测出并纠正错误。本书将深入介绍经典的信道编码技术，包括海明码，它是一种能够检测并纠正特定数量错误的线性分组码，广泛应用于内存、磁盘存储等领域。我们还将探讨卷积码，它通过将信息序列与生成多项式进行卷积运算来生成编码序列，具有良好的纠错性能，在无线通信、卫星通信等领域有着重要的应用。此外，诸如里德-所罗门码（Reed-Solomon codes）等更强大的纠错码，虽然在某些方面更为复杂，但其卓越的纠错能力使其成为CD、DVD、二维码等技术不可或缺的一部分，本书也将对其基本原理和应用场景进行概述。 编码的艺术：效率与可靠性的平衡之道 编码，不仅仅是技术的实现，更是一门艺术，是信息论理论在实践中的优雅体现。它关乎如何在有限的带宽、存储空间内，最大限度地传递准确的信息。本书将从基础的编码概念出发，逐步深入到更高级的编码理论和技术。 我们首先会回顾二进制编码的基础，理解比特（bit）的概念，以及如何将现实世界中的数据转换为计算机能够处理的二进制形式。从ASCII码到Unicode，我们将探讨字符编码的演进，理解其在不同语言和平台下的兼容性问题。 随后，我们将聚焦于分组码（Block Codes）和卷积码（Convolutional Codes）这两大类信道编码。对于分组码，我们将深入理解其码字（Codeword）、码率（Code Rate）、最小汉明距离（Minimum Hamming Distance）等核心概念。汉明距离是衡量两个码字之间差异的度量，它直接决定了分组码的纠错能力。本书将详细阐述如何设计和分析具有特定纠错能力的线性分组码，例如生成矩阵（Generator Matrix）和校验矩阵（Parity Check Matrix）的作用，以及陪集（Coset）和陪集累加器（Syndrome Calculator）在解码过程中的应用。 对于卷积码，我们将重点介绍其生成多项式（Generator Polynomials）、编码器结构以及状态图（State Diagram）和维特比算法（Viterbi Algorithm）。维特比算法是卷积码解码最经典、最有效的算法之一，它利用动态规划的思想，在所有可能的路径中找到最有可能的原始信息序列。本书将通过直观的图示和详细的计算步骤，帮助读者理解维特比算法的原理及其在实际通信系统中的应用。 除了传统的信道编码，我们还将触及现代编码理论的基石——LDPC码（Low-Density Parity-Check codes）和Turbo码（Turbo codes）。LDPC码以其稀疏的校验矩阵和优异的性能，被誉为“准凯鲁悖论”（Near Shannon Limit）的代表，在5G通信、Wi-Fi等领域扮演着越来越重要的角色。Turbo码则是第一个达到或接近香农极限的迭代解码码，其“Turbo”之名就寓意着强大的迭代更新能力。本书将对这两种先进编码的结构、解码原理及其在高数据速率、低信噪比环境下的优势进行介绍，让读者领略到编码理论的最新前沿。 理论与实践的桥梁 信息论与编码并非纯粹的理论学科，它们在现实世界中有着广泛而深刻的应用。本书在介绍理论知识的同时，始终强调其工程实践意义。从数据存储（如硬盘、闪存中的纠错码），到数据通信（如互联网、手机通信中的信道编码），再到信息安全（如数据加密与完整性校验），信息论与编码的身影无处不在。 我们将通过实例分析，例如QR码（Quick Response Code）的设计如何巧妙地结合了纠错码与信息编码，使其即使在部分损坏的情况下也能被正确读取。还会探讨MP3、JPEG等文件格式中的熵编码技术，它们是如何在保证感知质量的前提下，大幅度减小文件大小。 此外，本书还将涉及香农定理（Shannon's Theorems），这是信息论的灵魂，它给出了信道容量的理论极限，指明了信息传输的终极目标。理解香农定理，有助于我们认识到现有通信技术的进步空间，以及未来通信发展的方向。 为深入学习奠定坚实基础 本书以严谨的数学推导为支撑，以清晰的逻辑结构为引导，旨在为读者构建起一个全面、深入的信息论与编码知识体系。无论您是信息科学、计算机科学、通信工程等相关专业的学生，还是希望深入了解信息技术底层原理的研究人员或工程师，本书都将是您不可或缺的参考。 通过本书的学习，您将不仅能够理解信息的本质，掌握量化信息的方法，更能深入理解各种编码技术的原理，能够分析和设计信息传输系统，并能识别和解决实际应用中的信息传输与存储问题。这不仅是对理论知识的掌握，更是对未来信息世界的一次深度预习与准备。

评分☆☆☆☆☆

在我多年的学习生涯中，接触过不少关于信息论和编码的书籍，但不得不说，这本书在内容的新颖性和视角 độc đáo 上给我留下了深刻的印象。作者似乎在传统理论的基础上，加入了不少近年来在相关领域的研究成果和前沿动态。比如，在介绍纠错码时，书中不仅涵盖了经典的LDPC码和Turbo码，还对一些新兴的编码方案进行了初步的介绍和展望，这对于想要了解行业发展趋势的读者来说，无疑是极具价值的。这种前瞻性的视角，使得这本书不仅仅是一本“回顾历史”的教材，更是一本“展望未来”的指南。我尤其欣赏作者在对新技术进行介绍时，依然保持了严谨的逻辑和深入的分析，避免了浮于表面的泛泛而谈。对于那些希望站在技术前沿，对信息科学领域有更深层次理解的读者，这本书绝对值得一读。它不仅巩固了基础，更拓宽了视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它的“厚重感”。拿到手中的时候，就能感受到它扎实的用料和印刷质量，这似乎也在预示着其内容的深度和广度。阅读过程中，我惊讶地发现，作者在内容的编排上花了不少心思，逻辑链条清晰流畅，从最基础的概率论和信息度量，逐步过渡到信源编码、信道编码，再到更高级的纠错码和信息传输理论。每一个章节都像是一个精心设计的模块，相互之间紧密连接，共同构成了一个完整的知识体系。我特别喜欢作者在解释一些复杂概念时所采用的图示和表格，它们将抽象的数学模型具象化，大大降低了理解难度。例如，在阐述香农定理时，书中绘制的香农限曲线图，以及对各种信道模型的详细描述，都极大地帮助我理解了信息传输的极限以及实现这一极限所面临的挑战。对于那些在学术研究中需要深入探究理论细节的读者来说，这本书提供的数学推导清晰且详尽，完全能够满足严谨的学术要求。我相信，对于许多研究生而言，这本书将是他们理论学习的案头必备。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它在理论与实践之间的平衡做得相当出色。虽然它是一本偏向理论的书籍，但作者并没有让理论变得枯燥乏味，而是巧妙地融入了大量贴合实际应用的案例和思考题。例如，在讨论信源编码时，书中不仅仅介绍了哈夫曼编码和算术编码，还联系了图像压缩、音频编码等实际应用场景，让我看到了这些抽象编码算法在现实世界中的巨大价值。这种结合理论与实践的讲解方式，极大地激发了我学习的兴趣，让我能够更直观地理解理论知识的意义和应用方向。对于那些希望将理论知识转化为实际技能的读者，这本书无疑提供了一个绝佳的起点。它不仅教会我们“是什么”，更引导我们思考“为什么”和“怎么用”，这种“知行合一”的学习体验，是我在阅读其他同类书籍时较少获得的。这本书就像一位经验丰富的导师，不仅传授知识，更教会我们如何思考和应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，无疑是给那些在信息科学领域摸索前行的学子和研究者们递上了一份沉甸甸的礼物。作为一名长期在通信和数据处理领域工作的工程师，我深知理论基础的重要性，尤其是在快速发展的今天，对经典理论的深刻理解更是不可或缺。这本书的出版，填补了我一直以来在系统性梳理信息论与编码基础方面的空白。我尤其欣赏其在概念阐述上的严谨与清晰，作者并没有止步于给出定义和公式，而是深入剖析了每一个概念背后的逻辑推理和实际意义，仿佛在带领读者一步步构建起一座坚实的知识大厦。例如，关于熵的讨论，不仅仅是提供了信息量计算的公式，更通过生动的类比和实例，揭示了信息量与不确定性之间的深刻联系，让我这个老工程师也受益匪浅，对某些曾经模糊的概念有了全新的认识。这种循序渐进、深入浅出的讲解方式，对于初学者而言无疑是极大的福音，能够帮助他们快速建立起扎实的理论根基，为后续更复杂的学习和研究打下坚实的基础。同时，对于有一定经验的从业者来说，这本书也能起到温故知新的作用，帮助我们审视和深化对基础理论的理解，避免在实际工作中陷入“知其然不知其所以然”的困境。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格和表达方式也值得称道。作者在讲解抽象概念时，善于使用生动形象的比喻，化繁为简，让原本晦涩难懂的理论变得触手可及。我记得在阅读关于纠错编码的章节时，作者用“侦探破案”的比喻来解释错误检测和纠正的过程，这个比喻非常巧妙，一下子就让我抓住了核心要点，并且在脑海中形成了清晰的图像。同时，书中对一些数学公式的推导过程也处理得十分细腻，每一个步骤都清晰明了，并且配有详细的文字解释，确保读者能够理解其逻辑。这种细致入微的讲解方式，对于那些数学基础相对薄弱的读者来说，无疑是极大的帮助。它让我在面对复杂的数学推导时，不再感到畏惧，而是充满了信心。这本书真正做到了“因材施教”，能够满足不同背景读者的学习需求。