信息論與編碼基礎(第2版) 9787121248061 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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唐朝京，雷菁 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信原理
• 信息處理
• 數字通信
• 信道編碼
• 源編碼
• 信息傳輸
• 通信工程
• 高等教育

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121248061

商品編碼：29628230454

包裝：平裝

齣版時間：2015-01-01

基本信息

書名:信息論與編碼基礎(第2版)

定價：36.00元

售價：27.0元,便宜9.0元,摺扣75

作者:唐朝京,雷菁

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2015-01-01

ISBN：9787121248061

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

工信部'十二五'規劃教材
　　麵嚮工程應用,工程創新型教材

內容提要

本書以香農信息論為基礎，係統地介紹瞭通信係統中兩大編碼理論。重點闡述瞭香農信息論的基本理論、信源壓縮編碼及信道編碼的原理與具體方法，力圖將信息理論及編碼理論與實際應用緊密結閤。
全書共分8章，其中包括：信息的概念與測度，離散信源、離散信道，信源壓縮編碼基礎，信道編碼基本理論，綫性分組碼，常用糾錯碼及其應用及糾錯編碼新技術。
本書文字通俗，概念清晰，重點突齣，在內容上既有必要的數學分析，又強調物理概念的理解及直觀圖示。本書可作為通信工程及信息類專業的高年級本科生教材，也可作為其他專業學生及通信科技工作者的參考書。

目錄

章 緒論
1.1 信息概念
1.1.1 信息的概念及其內涵
1.1.2 香農信息定義
1.2 信息論研究的基本問題和主要內容
1.2.1 信息論研究的基本問題
1.2.2 信息論研究的主要內容
1.3 信息理論的發展及其在通信係統中的作用
1.3.1 信息理論的形成及與其他學科的交叉發展
1.3.2 編碼技術的發展及其在通信係統中的作用
相關小知識——香農生平
第2章 離散信源
2.1 離散信源的信息熵
2.1.1 信源模型
2.1.2 自信息
2.1.3 信息熵
2.1.4 聯閤熵與條件熵
2.2 熵的基本性質
2.3 信源的剩餘度
本章小結
習題二
綜閤拓展題
相關小知識——熵的由來
第3章 離散信道
3.1 信道疑義度與平均互信息
3.1.1 信道模型
3.1.2 信道疑義度
3.1.3 平均互信息及其性質
3.2 信道容量
3.2.1 信道容量的定義
3.2.2 簡單離散信道的信道容量
3.2.3 對稱離散信道的信道容量
3.2.4 擴展信道與並聯信道的信道容量
3.2.5 香農公式
3.2.6 保密容量與物理層安全
3.3 有噪信道編碼定理
3.3.1 有噪信道編碼定理
3.3.2 編碼定理的指導意義
本章小結
習題三
綜閤拓展題
第4章 信源壓縮編碼基礎
4.1 無失真可變長信源編碼定理
4.1.1 信源編碼器
4.1.2 無失真可變長信源編碼定理
4.2 保真度準則下的信源編碼定理
4.2.1 失真度與信息率失真函數
4.2.2 保真度準則下的信源編碼定理
4.3 預測編碼
4.3.1 預測編碼的基本原理及預測模型
4.3.2 信源的綫性預測編碼
4.3.3 語音的綫性預測編碼
4.4 變換編碼
4.4.1 變換編碼的基本原理
4.4.2 典型的變換編碼方法
4.4.3 DCT壓縮的特徵
4.5 統計編碼
4.5.1 統計編碼的概念
4.5.2 統計編碼常用方法
4.5.3 MH編碼
4.6 壓縮編碼應用綜述
4.6.1 聲音壓縮標準
4.6.2 靜止圖像壓縮標準
4.6.3 視頻壓縮標準
本章小結
習題四
綜閤拓展題
相關小知識——霍夫曼生平
第5章 信道編碼基本原理
5.1 概述
5.1.1 數字通信係統模型
5.1.2 差錯控製係統分類
5.1.3 糾錯編碼分類
5.2 信道編碼的基本概念
5.2.1 信道編碼的一般方法
5.2.2 信道編碼的基本參數
5.2.3 大似然譯碼
5.3 常用檢錯碼
5.3.1 奇偶校驗碼
5.3.2 水平一緻校驗碼
5.3.3 水平垂直一緻校驗碼
5.3.4 群計數碼
5.3.5 等比碼
本章小結
習題五
綜閤拓展題
第6章 綫性分組碼
6.1 綫性分組碼的基本原理
6.1.1 基本概念
6.1.2 生成矩陣和一緻校驗矩陣
6.1.3 綫性分組碼的譯碼及糾錯能力
6.1.4 漢明碼簡介
6.2 循環碼的基本原理
6.2.1 基本概念
6.2.2 循環碼的編碼
6.2.3 循環碼的一般譯碼方法
6.2.4 循環漢明碼及其派生碼
本章小結
習題六
綜閤拓展題
相關小知識——漢明生平
第7章 常用糾錯碼及其應用
7.1 CRC碼的應用及性能
7.1.1 基本概念
7.1.2 CRC碼在數據鏈路協議中的應用
7.1.3 CRC碼在DECT標準中的應用
7.1.4 CRC碼在ATM中的應用
7.2 BCH碼及RS碼的應用及性能
7.2.1 基本概念
7.2.2 CCSDS TC協議中的BCH編碼
7.2.3 DVBH標準中的前嚮糾錯方案
7.2.4 RS碼在存儲係統中的應用
7.3 捲積碼的應用及性能
7.3.1 捲積碼的概念與描述方法
7.3.2 捲積碼在移動通信中的應用
7.3.3 級聯捲積編碼係統在NASA係統中的應用
7.3.4 寬帶無綫接入中的糾錯編碼
7.4 交織技術
7.4.1 基本概念
7.4.2 移動通信中的交織
7.4.3 CCSDS標準中的交織糾錯方案
7.5 編碼調製技術
7.5.1 TCM技術
7.5.2 BCM技術
7.5.3 BICMID技術
本章小結
習題七
綜閤拓展題
相關小知識——維特比簡介
第8章 糾錯編碼新技術
8.1 迭代譯碼及消息傳遞機製
8.1.1 迭代譯碼器的建模
8.1.2 迭代譯碼器消息傳遞機製
8.1.3 迭代譯碼器EXIT收斂性分析
8.2 Turbo 碼
8.2.1 MAP譯碼算法
8.2.2 SOVA算法
8.2.3 Turbo碼的性能與應用
8.2.4 雙二進製Turbo碼
8.3 TPC碼
8.3.1 TPC碼的構造
8.3.2 TPC迭代譯碼算法
8.3.3 TPC碼的性能分析
8.4 LDPC碼
8.4.1 LDPC碼的概念及圖模型
8.4.2 基於消息傳遞機製的LDPC碼迭代譯碼算法
8.4.3 IEEE 802.16e中的LDPC碼
8.4.4 DVBS2中的LDPC碼
8.5 噴泉碼
8.5.1 LT編碼
8.5.2 Raptor碼
8.5.3 標準中的Raptor碼
8.6 網絡編碼

　……

參考文獻

英文編寫名詞對照錶

作者介紹

唐朝京，國防科技大學獲信息與通信工程學院 教授,博士。主要從事通信工程及信息安全方麵的教學與研究工作。中國通信學會理事、會士，湖南省通信學會副理事長，學校通信工程及信息安全領域的學術帶頭人。承擔瞭本科生《信息論與編碼基礎》、《通信原理》，研究生《信息論基礎》、《糾錯編碼》、《保密通信》及《電子信息技術導論》等課程的主講任務。

文摘

序言

深度探索信息之源，揭秘編碼之奧秘 信息，作為現代社會運行的基石，其概念的演進與內涵的拓展，早已超越瞭簡單的文字與數據傳輸。從最初的信號傳遞，到如今的海量數據分析與智能交互，信息已滲透到我們生活的方方麵麵，成為推動科技進步、商業發展乃至社會變革的核心驅動力。而信息論與編碼，正是理解和駕馭這股洪流的科學基石。它們不僅為我們提供瞭量化信息、衡量信息傳輸效率的嚴謹框架，更指引瞭如何以最高效、最可靠的方式存儲、傳輸和處理信息的技術路徑。 本書，將引領讀者踏上一段嚴謹而迷人的探索之旅，深入剖析信息論與編碼的基礎原理，揭示其背後深刻的數學邏輯與工程實踐。我們不隻是陳述概念，更緻力於構建起讀者對信息世界本質的深刻理解。 信息論：量化信息，洞察效率的本質 信息的量化，是信息論的起點，也是理解信息價值的鑰匙。想象一下，一段信息傳遞過來，它究竟包含多少“信息量”？信息論的核心概念——熵（Entropy），正是為此而生。它並非我們熟悉的“混亂度”，而是在概率論的框架下，用來衡量一個隨機變量的不確定性或信息量的多少。一個事件發生的概率越低，當它發生時所包含的信息量就越大。例如，聽到“太陽明天會升起”的信息，幾乎沒有信息量，因為這是我們已知且必然會發生的事情。而聽到“某個從未被發現的星球上存在生命”的消息，其信息量就巨大無比，因為它極大地降低瞭我們的不確定性。 本書將從概率論的基礎齣發，循序漸進地闡述熵的定義、性質及其在不同場景下的計算方法。我們將探討聯閤熵、條件熵和互信息等核心概念。聯閤熵描述瞭多個隨機變量共同的不確定性；條件熵則衡量瞭在已知一個變量的情況下，另一個變量的不確定性。而互信息，更是信息論中的一顆璀璨明珠，它量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，是衡量信息傳輸效率、理解變量間關聯性的關鍵指標。例如，在通信係統中，信源發齣的信息與信道接收到的信息之間的互信息，就直接反映瞭信道的容量，即其最大可能傳輸的信息量。 信息論的理論構建，離不開信息傳輸的信源編碼和信道編碼。信源編碼的目標是盡可能地壓縮信息，去除冗餘，使其以最緊湊的形式錶示。我們熟悉的霍夫曼編碼，正是基於信息源的概率分布，為齣現頻率高的符號分配較短的編碼，為齣現頻率低的符號分配較長的編碼，從而實現平均編碼長度的最小化。本書將詳細介紹霍夫曼編碼的構建算法，並通過實例解析其在數據壓縮領域的應用。除瞭霍夫曼編碼，我們還將探討算術編碼，它能夠更精細地逼近理論上的最優編碼，實現更高的壓縮比。 信息傳輸並非坦途，噪聲和乾擾是不可避免的現實。信道編碼的齣現，正是為瞭應對這些挑戰，提高信息的可靠性。信道編碼在發送端對信息添加一定的冗餘，這些冗餘並非為瞭壓縮，而是為瞭在接收端能夠檢測齣並糾正錯誤。本書將深入介紹經典的信道編碼技術，包括海明碼，它是一種能夠檢測並糾正特定數量錯誤的綫性分組碼，廣泛應用於內存、磁盤存儲等領域。我們還將探討捲積碼，它通過將信息序列與生成多項式進行捲積運算來生成編碼序列，具有良好的糾錯性能，在無綫通信、衛星通信等領域有著重要的應用。此外，諸如裏德-所羅門碼（Reed-Solomon codes）等更強大的糾錯碼，雖然在某些方麵更為復雜，但其卓越的糾錯能力使其成為CD、DVD、二維碼等技術不可或缺的一部分，本書也將對其基本原理和應用場景進行概述。 編碼的藝術：效率與可靠性的平衡之道 編碼，不僅僅是技術的實現，更是一門藝術，是信息論理論在實踐中的優雅體現。它關乎如何在有限的帶寬、存儲空間內，最大限度地傳遞準確的信息。本書將從基礎的編碼概念齣發，逐步深入到更高級的編碼理論和技術。 我們首先會迴顧二進製編碼的基礎，理解比特（bit）的概念，以及如何將現實世界中的數據轉換為計算機能夠處理的二進製形式。從ASCII碼到Unicode，我們將探討字符編碼的演進，理解其在不同語言和平颱下的兼容性問題。 隨後，我們將聚焦於分組碼（Block Codes）和捲積碼（Convolutional Codes）這兩大類信道編碼。對於分組碼，我們將深入理解其碼字（Codeword）、碼率（Code Rate）、最小漢明距離（Minimum Hamming Distance）等核心概念。漢明距離是衡量兩個碼字之間差異的度量，它直接決定瞭分組碼的糾錯能力。本書將詳細闡述如何設計和分析具有特定糾錯能力的綫性分組碼，例如生成矩陣（Generator Matrix）和校驗矩陣（Parity Check Matrix）的作用，以及陪集（Coset）和陪集纍加器（Syndrome Calculator）在解碼過程中的應用。 對於捲積碼，我們將重點介紹其生成多項式（Generator Polynomials）、編碼器結構以及狀態圖（State Diagram）和維特比算法（Viterbi Algorithm）。維特比算法是捲積碼解碼最經典、最有效的算法之一，它利用動態規劃的思想，在所有可能的路徑中找到最有可能的原始信息序列。本書將通過直觀的圖示和詳細的計算步驟，幫助讀者理解維特比算法的原理及其在實際通信係統中的應用。 除瞭傳統的信道編碼，我們還將觸及現代編碼理論的基石——LDPC碼（Low-Density Parity-Check codes）和Turbo碼（Turbo codes）。LDPC碼以其稀疏的校驗矩陣和優異的性能，被譽為“準凱魯悖論”（Near Shannon Limit）的代錶，在5G通信、Wi-Fi等領域扮演著越來越重要的角色。Turbo碼則是第一個達到或接近香農極限的迭代解碼碼，其“Turbo”之名就寓意著強大的迭代更新能力。本書將對這兩種先進編碼的結構、解碼原理及其在高數據速率、低信噪比環境下的優勢進行介紹，讓讀者領略到編碼理論的最新前沿。 理論與實踐的橋梁 信息論與編碼並非純粹的理論學科，它們在現實世界中有著廣泛而深刻的應用。本書在介紹理論知識的同時，始終強調其工程實踐意義。從數據存儲（如硬盤、閃存中的糾錯碼），到數據通信（如互聯網、手機通信中的信道編碼），再到信息安全（如數據加密與完整性校驗），信息論與編碼的身影無處不在。 我們將通過實例分析，例如QR碼（Quick Response Code）的設計如何巧妙地結閤瞭糾錯碼與信息編碼，使其即使在部分損壞的情況下也能被正確讀取。還會探討MP3、JPEG等文件格式中的熵編碼技術，它們是如何在保證感知質量的前提下，大幅度減小文件大小。 此外，本書還將涉及香農定理（Shannon's Theorems），這是信息論的靈魂，它給齣瞭信道容量的理論極限，指明瞭信息傳輸的終極目標。理解香農定理，有助於我們認識到現有通信技術的進步空間，以及未來通信發展的方嚮。 為深入學習奠定堅實基礎 本書以嚴謹的數學推導為支撐，以清晰的邏輯結構為引導，旨在為讀者構建起一個全麵、深入的信息論與編碼知識體係。無論您是信息科學、計算機科學、通信工程等相關專業的學生，還是希望深入瞭解信息技術底層原理的研究人員或工程師，本書都將是您不可或缺的參考。 通過本書的學習，您將不僅能夠理解信息的本質，掌握量化信息的方法，更能深入理解各種編碼技術的原理，能夠分析和設計信息傳輸係統，並能識彆和解決實際應用中的信息傳輸與存儲問題。這不僅是對理論知識的掌握，更是對未來信息世界的一次深度預習與準備。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它在理論與實踐之間的平衡做得相當齣色。雖然它是一本偏嚮理論的書籍，但作者並沒有讓理論變得枯燥乏味，而是巧妙地融入瞭大量貼閤實際應用的案例和思考題。例如，在討論信源編碼時，書中不僅僅介紹瞭哈夫曼編碼和算術編碼，還聯係瞭圖像壓縮、音頻編碼等實際應用場景，讓我看到瞭這些抽象編碼算法在現實世界中的巨大價值。這種結閤理論與實踐的講解方式，極大地激發瞭我學習的興趣，讓我能夠更直觀地理解理論知識的意義和應用方嚮。對於那些希望將理論知識轉化為實際技能的讀者，這本書無疑提供瞭一個絕佳的起點。它不僅教會我們“是什麼”，更引導我們思考“為什麼”和“怎麼用”，這種“知行閤一”的學習體驗，是我在閱讀其他同類書籍時較少獲得的。這本書就像一位經驗豐富的導師，不僅傳授知識，更教會我們如何思考和應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格和錶達方式也值得稱道。作者在講解抽象概念時，善於使用生動形象的比喻，化繁為簡，讓原本晦澀難懂的理論變得觸手可及。我記得在閱讀關於糾錯編碼的章節時，作者用“偵探破案”的比喻來解釋錯誤檢測和糾正的過程，這個比喻非常巧妙，一下子就讓我抓住瞭核心要點，並且在腦海中形成瞭清晰的圖像。同時，書中對一些數學公式的推導過程也處理得十分細膩，每一個步驟都清晰明瞭，並且配有詳細的文字解釋，確保讀者能夠理解其邏輯。這種細緻入微的講解方式，對於那些數學基礎相對薄弱的讀者來說，無疑是極大的幫助。它讓我在麵對復雜的數學推導時，不再感到畏懼，而是充滿瞭信心。這本書真正做到瞭“因材施教”，能夠滿足不同背景讀者的學習需求。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的第一印象是它的“厚重感”。拿到手中的時候，就能感受到它紮實的用料和印刷質量，這似乎也在預示著其內容的深度和廣度。閱讀過程中，我驚訝地發現，作者在內容的編排上花瞭不少心思，邏輯鏈條清晰流暢，從最基礎的概率論和信息度量，逐步過渡到信源編碼、信道編碼，再到更高級的糾錯碼和信息傳輸理論。每一個章節都像是一個精心設計的模塊，相互之間緊密連接，共同構成瞭一個完整的知識體係。我特彆喜歡作者在解釋一些復雜概念時所采用的圖示和錶格，它們將抽象的數學模型具象化，大大降低瞭理解難度。例如，在闡述香農定理時，書中繪製的香農限麯綫圖，以及對各種信道模型的詳細描述，都極大地幫助我理解瞭信息傳輸的極限以及實現這一極限所麵臨的挑戰。對於那些在學術研究中需要深入探究理論細節的讀者來說，這本書提供的數學推導清晰且詳盡，完全能夠滿足嚴謹的學術要求。我相信，對於許多研究生而言，這本書將是他們理論學習的案頭必備。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑是給那些在信息科學領域摸索前行的學子和研究者們遞上瞭一份沉甸甸的禮物。作為一名長期在通信和數據處理領域工作的工程師，我深知理論基礎的重要性，尤其是在快速發展的今天，對經典理論的深刻理解更是不可或缺。這本書的齣版，填補瞭我一直以來在係統性梳理信息論與編碼基礎方麵的空白。我尤其欣賞其在概念闡述上的嚴謹與清晰，作者並沒有止步於給齣定義和公式，而是深入剖析瞭每一個概念背後的邏輯推理和實際意義，仿佛在帶領讀者一步步構建起一座堅實的知識大廈。例如，關於熵的討論，不僅僅是提供瞭信息量計算的公式，更通過生動的類比和實例，揭示瞭信息量與不確定性之間的深刻聯係，讓我這個老工程師也受益匪淺，對某些曾經模糊的概念有瞭全新的認識。這種循序漸進、深入淺齣的講解方式，對於初學者而言無疑是極大的福音，能夠幫助他們快速建立起紮實的理論根基，為後續更復雜的學習和研究打下堅實的基礎。同時，對於有一定經驗的從業者來說，這本書也能起到溫故知新的作用，幫助我們審視和深化對基礎理論的理解，避免在實際工作中陷入“知其然不知其所以然”的睏境。

評分☆☆☆☆☆

在我多年的學習生涯中，接觸過不少關於信息論和編碼的書籍，但不得不說，這本書在內容的新穎性和視角 độc đáo 上給我留下瞭深刻的印象。作者似乎在傳統理論的基礎上，加入瞭不少近年來在相關領域的研究成果和前沿動態。比如，在介紹糾錯碼時，書中不僅涵蓋瞭經典的LDPC碼和Turbo碼，還對一些新興的編碼方案進行瞭初步的介紹和展望，這對於想要瞭解行業發展趨勢的讀者來說，無疑是極具價值的。這種前瞻性的視角，使得這本書不僅僅是一本“迴顧曆史”的教材，更是一本“展望未來”的指南。我尤其欣賞作者在對新技術進行介紹時，依然保持瞭嚴謹的邏輯和深入的分析，避免瞭浮於錶麵的泛泛而談。對於那些希望站在技術前沿，對信息科學領域有更深層次理解的讀者，這本書絕對值得一讀。它不僅鞏固瞭基礎，更拓寬瞭視野。