信息论与编码(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹雪虹，张宗橙著 著

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• 第二版
• 理论基础
• 数字通信
• 信道编码

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302192992

商品编码：29729537943

包装：平装

出版时间：2009-02-01

基本信息

书名：信息论与编码(第2版)(高等院校信息与通信工程系列教材)

定价：29.00元

作者：曹雪虹,张宗橙著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2009-02-01

ISBN：9787302192992

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.440kg

编辑推荐

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普通高等教育“十五”*规划教材

“十二五”江苏省高等学校重点教材

信息论与编码是电子信息类专业的基础，对于理论研究和工程应用均由重要的指导作用。对于本科生和工程技术人员来说，由于理论基础的不足以及实际应用的需要，不可能花很多精力去研读复杂难懂、枯燥乏味的证明，他们迫切需要一本介绍信息论基础知识且与实际应用紧密联系的书籍，本书就是出于这样的目的编写的。从多年的销售数据和读者的积极反馈来看，本书也起到了很好的普及作用。

本书特色：

（1）注重基本概念，用较通俗的文字解释其物理意义，辅以的例题和图表说明。不再以复杂的公式来证明这些孰知的公理。

（2）联系当前实际通信技术，使读者学习后概念清晰，可以有目标地将概念应用于实际工作中。

（3）配有丰富的教学资源，包括习题、PPT、实验系统和教学平台等，可以在清华大学出版社网站下载。

内容提要

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《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》重点介绍由香农理论发展而来的信息论的基本理论以及编码的理论和实现原理。全书分7章，在介绍了有关信息度量的基础上，重点讨论了信道容量、率失真函数，以及无失真信源编码、限失真信源编码、信道编码和密码学中的理论知识及其实现原理。《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》注重概念，采用通俗的文字，联系目前实际通信系统，用较多的例题和图不阐述基本概念、基本理论及实现原理，尽量减少繁杂的公式定理证明。在各章的后还附有内容小结和大量习题，书后附有部分习题答案，便于读者学习，加深对概念和原理的理解。此外，《高等院校信息与通信工程系列教材：信息论与编码（第2版）》有配套电子教案。

目录

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章　绪论
1.1　信息论的形成和发展
1.2　通信系统的模型
习题

第2章　信源与信息熵
2.1　信源的描述与分类
2.1.1　无记忆信源
2.1.2　有记忆信源
2.1.3　马尔可夫信源

2.2　离散信源熵和互信息
2.2.1　自信息量
2.2.2　离散信源熵
2.2.3　互信息
2.2.4　数据处理中信息的变化
2.2.5　熵的性质

2.3　离散序列信源熵
2.3.1　离散无记忆信源的序列熵
2.3.2　离散有记忆信源的序列熵

2.4　连续信源熵和互信息
2.4.1　幅度连续的单个符号信源熵
2.4.2　波形信源熵
2.4.3　大熵定理
2.5　冗余度
本章小结
习题

第3章　信道与信道容量
3.1　信道的基本概念
3.1.1　信道的分类
3.1.2　信道参数
3.1.3　信道容量的定义

3.2　离散单个符号信道及其容量
3.2.1　无干扰离散信道
3.2.2　对称DMC信道
3.2.3　准对称DMC信道
3.2.4　一般DMC信道
3.3　离散序列信道及其容量

3.4　连续信道及其容量
3.4.1　连续单符号加性信道
3.4.2　多维无记忆加性连续信道
3.4.3　限时限频限功率的加性高斯白噪声信道
3.5　信源与信道的匹配
本章小结
习题

第4章　信息率失真函数
4.1　平均失真和信息率失真函数
4.1.1　失真函数
4.1.2　平均失真
4.1.3　信息率失真函数R（D）
4.1.4　信息率失真函数的性质
4.1.5　信息率失真函数与信道容量的比较
4.2　离散信源和连续信源的R（D）计算
本章小结
习题

第5章　信源编码
5.1　编码的定义
5.2　无失真信源编码
5.2.1　定长编码定理
5.2.2　变长编码定理
5.2.3　佳变长编码
5.3　限失真信源编码定理

5.4　常用信源编码方法简介
5.4.1　游程编码
5.4.2　算术编码
5.4.3　矢量量化
5.4.4　预测编码
5.4.5　变换编码
本章小结
习题
第6章　信道编码
第7章　加密编码
附录　本书所用符号及含义
部分习题参考答案
参考文献

作者介绍

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曹雪虹，南京工程学院副校长，南京邮电大学通信与信息工程学院教授、博士生导师。长期从事信息与通信工程专业的教学和科研工作，开设“信息论基础”、“编码理论”、“信息论与编码”、“数字信号处理”等本科和研究生课程。主持或参加国家自然科学基金、信息产业部、省自然科学基金等科研项目十余项，内容包括无线通信、多媒体传输等方面的理论研究和产品研发。已在外学术刊物和会议上发表学术论文70多篇，其中多篇被SCI/EI/ISTP收录。主编和参编出版专著和教材5本，其中主编《信息论与编码》被列入“十五”*规划教材，《信息论基础》被列入“十一五”*规划教材。《信息论与编码》已经被全国百余所高校选用，累计印刷20余次，销售量超过10万册。

文摘

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序言

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《信息论与编码（第2版）》 引言 在信息爆炸的时代，对信息的理解、处理和可靠传输的需求日益增长。从我们日常使用的手机通信，到深空探测器的遥远信号，再到互联网的海量数据，信息无处不在，其高效、准确的传递是现代科技发展的基石。《信息论与编码（第2版）》正是致力于揭示信息世界的底层规律，探讨信息如何在量化、压缩、传输和纠错中实现其价值。本书并非仅仅是一本技术手册，更是一扇通往信息科学前沿的窗口，它将引领读者深入探索信息的本质，理解现代通信、数据存储、计算机科学乃至生物学等诸多领域背后的数学原理和工程实践。 第一部分：信息论基础——量化与度量 信息论的核心在于如何“度量”信息。在日常生活中，我们习惯于用文字、声音、图像来描述信息，但信息论提供了一种更为精确、普适的度量方式——熵。本书的第一部分将系统地介绍这一 foundational 概念。 信息量的概念与计算： 我们将从最基本的“事件发生的意外程度”出发，引入信息量。一个非常可能发生的事件，一旦发生，其带来的信息量就很少；反之，一个极少发生的事件，一旦发生，则包含了巨大的信息量。这可以用概率来量化。例如，抛硬币正面朝上的信息量，与预测某颗特定恒星将在未来一秒内爆炸的信息量，是截然不同的。书中会详细阐述如何根据事件的概率来计算其信息量，以及离散随机变量的信息量定义。 熵：随机变量的不确定性度量： 熵是信息论中最核心的概念之一，它量化了随机变量的平均不确定性。一个高熵的随机变量，其取值是难以预测的，蕴含的信息量更大。想象一下，一个只有“是”或“否”两种可能性的问题（如“天是蓝的吗？”），其熵很低；而一个需要预测天气（晴、多云、阴、雨、雪等）的问题，其熵则高得多。本书将深入探讨离散随机变量的熵，包括其性质（非负性、独立性、连续性等）以及最大熵原理，理解在给定约束条件下，哪种概率分布最能代表“无偏见”的信息。 联合熵、条件熵与互信息：多随机变量之间的关系： 信息并非孤立存在，多个随机变量之间往往存在相互关联。联合熵描述了多个随机变量共同构成的不确定性。条件熵则是在已知一个随机变量的情况下，另一个随机变量仍然存在的不确定性。例如，已知“今天是否下雨”后，“明天是否下雨”的不确定性（条件熵）会比不知道今天天气时（总熵）要低。互信息是信息论中的另一个重要度量，它量化了两个随机变量之间共享的信息量，即一个随机变量的取值能够减少另一个随机变量多少不确定性。互信息在衡量特征与目标之间的关联性、信道容量计算等方面有着广泛应用。 信道容量：信息传输的极限： 在通信系统中，信道是将信息从发送端传递到接收端的媒介。然而，信道往往存在噪声，会导致信息的失真。信道容量定义了在特定信道上，单位时间内能够可靠传输的最大信息速率。这个概念是信息论的“圣杯”之一，它指明了信息传输的理论极限，也为通信系统的设计提供了根本性的指导原则。本书将深入探讨不同类型信道的容量计算，例如离散无记忆信道、高斯白噪声信道等，揭示信道容量与信噪比、带宽等参数的关系。 第二部分：编码理论——信息压缩与存储 有了度量信息的方法，我们自然会思考如何更有效地利用这些信息。编码理论主要解决两个问题：一是如何尽可能地压缩信息，减少存储空间或传输带宽；二是如何在传输过程中抵抗噪声，确保信息的准确性。 信源编码：无损与有损压缩： 信源编码的目标是去除信息中的冗余，以最少的码元表示原始信息。 无损信源编码： 保证编码后的信息可以完全恢复到原始信息，不存在任何失真。本书将重点介绍几种经典的无损编码方法： 香农-法诺编码： 基于事件的概率，为高频事件分配短码，为低频事件分配长码，是信息论中的早期尝试。 霍夫曼编码： 一种最优的无损变长编码算法，它通过构建编码树，为每个符号分配一个前缀码，使得平均码长达到最小值。我们将详细介绍其构建过程和编码原理。 算术编码： 相比霍夫曼编码，算术编码能够更接近信息熵的理论极限，实现更高的压缩率，尤其适用于符号概率分布较为复杂的情况。本书会阐述其分段区间映射的巧妙思想。 有损信源编码： 允许一定程度的信息失真，以换取更高的压缩率。这在图像、音频、视频等领域至关重要，因为人眼和人耳对某些失真的感知度较低。本书将介绍其基本原理，例如心理视觉模型、量化过程等，虽然可能不会深入到具体的编码标准（如JPEG, MP3），但会提供其背后的理论基础。 信道编码：纠错与检错： 信道编码的主要目的是在信息传输过程中增加冗余，以便接收端能够检测到错误，并在可能的情况下纠正错误。 纠错码的基本概念： 引入“码距”的概念，它是衡量两个码字之间差异性的重要指标，直接关系到纠错能力。码距越大，纠错能力越强。 线性分组码： 一类重要的纠错码，结构清晰，易于分析和实现。我们将介绍线性分组码的生成矩阵、校验矩阵，以及汉明码等具体实例，理解其如何通过增加校验位来达到纠错的目的。 卷积码： 与分组码不同，卷积码的编码输出不仅与当前输入符号有关，还与之前的若干个输入符号有关，形成一种“记忆”特性。我们将介绍卷积码的生成多项式、状态图、编码器结构，以及维特比译码算法，这是卷积码最著名的译码算法之一。 循环码： 一类特殊的线性分组码，具有良好的代数结构，易于实现编解码。 BCH码和RS码（里德-所罗门码）是其重要的分支，在CD/DVD、卫星通信、二维码等领域有着广泛应用。 Turbo码与LDPC码： 作为现代通信系统中性能卓越的纠错码，Turbo码和LDPC码（低密度奇偶校验码）能够逼近香农限。本书将介绍它们的基本思想，例如迭代译码、稀疏校验矩阵等，理解它们如何通过多次迭代和信息交换来大幅提升纠错性能。 第三部分：应用与展望 信息论与编码的原理并非仅仅停留在理论层面，它们已经渗透到现代科技的方方面面，并不断推动着技术的发展。 信息论在通信系统中的应用： 讲解信息论如何指导蜂窝通信（如4G、5G）、Wi-Fi、卫星通信等的设计。例如，信道容量的概念决定了通信系统的最大速率，而纠错码的设计则直接影响到通信的可靠性。 信息论在数据存储与处理中的应用： 介绍信息论在硬盘、闪存、光盘等存储介质中的应用，以及在数据压缩（如ZIP, RAR）和数据挖掘中的作用。 信息论在机器学习与人工智能中的应用： 探讨信息论中的熵、互信息等概念如何用于特征选择、模型评估、信息增益等，以及在深度学习模型设计中的潜在价值。 前沿研究方向与未来展望： 简要介绍信息论与编码领域的一些前沿研究方向，例如量子信息论、网络编码、安全信息论等，展望未来信息科学的发展趋势。 结论 《信息论与编码（第2版）》是一本集理论深度与工程实践于一体的教材。它以严谨的数学语言，系统地阐述了信息论的核心概念和编码技术，并结合了大量实例，帮助读者理解这些抽象理论在现实世界中的重要作用。无论您是通信工程、计算机科学、电子工程等专业的学生，还是希望深入了解信息世界奥秘的研究人员和工程师，本书都将为您提供宝贵的知识和启迪。通过学习本书，您将能够更深刻地理解信息传输的本质，掌握优化信息处理和存储的关键技术，并为未来的技术创新奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

关于《电磁场与电磁波》这本书，我的第一印象是“厚重而实在”。它没有采用那种过度简化的教学方式，而是坚持了物理学的本源和数学推导的严密性。从麦克斯韦方程组的四个基本形式到各种边界条件的处理，讲解得一丝不苟。我特别喜欢它在讲解波动方程和坡印廷矢量时的章节，作者似乎在引导读者用一种三维的、动态的视角去看待电磁现象，而不是仅仅停留在二维的纸面计算上。虽然说这本书对读者的线性代数和微积分功底要求较高，但一旦你跟上了它的节奏，你会发现它为你打开了一扇通往现代通信和射频工程世界的门。它不会为了迎合初学者而牺牲深度，这正是它作为一本优秀教材的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本《计算机网络：自顶向下方法》给我的感受是极其“现代化”和“系统化”。它没有按照OSI七层协议那种枯燥的自底向上顺序来组织内容，而是大胆地从应用层开始，层层递进地向下剖析协议栈的运作机制。这种“自顶向下”的视角极大地贴合了我们日常使用互联网的直观感受，使得学习过程充满了发现的乐趣。比如，当讲到HTTP协议时，它会自然地引出TCP的可靠性机制，再引出IP的路由选择，逻辑链条非常顺畅。作者对拥塞控制和路由算法的阐述尤其精彩，用生动的比喻解释了复杂的算法思想，让原本晦涩的控制理论变得容易理解。这本书的内容紧跟时代步伐，对SDN、云计算等新兴网络技术也有所涉猎，确保了学习内容的先进性。

评分☆☆☆☆☆

这本《信号与系统》的教材，简直是初学者的一座灯塔。它没有一上来就抛出那些让人望而生畏的傅里叶变换和拉普拉斯变换的复杂公式，而是非常耐心地从最基础的时域分析讲起，循序渐进地引入各种概念。特别是对于连续时间和离散时间信号的区别，作者用了很多形象的比喻和图示来解释，这对于我这种对数学直觉不太敏感的人来说，实在太友好了。我记得有一次我在理解卷积积分时卡住了很久，翻阅了这本书的某一章节，作者用一个水管流速变化的例子来解释，瞬间茅塞顿开。这本书的习题设计也很有巧思，不是那种单纯的计算题堆砌，而是有很多需要结合实际工程背景去思考的小问题，让人在解题的过程中真正理解了“系统”是如何响应“输入”的。总体来说，它构建了一个非常扎实的基础框架，让我对信号处理领域不再感到迷茫。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本《概率论与数理统计》，我立刻被它严谨的逻辑和清晰的推导过程所吸引。这本书的编排就像一位技艺精湛的建筑师在设计大厦，每一层楼之间的衔接都经过深思熟虑。它对随机变量的分布和矩的讨论深入浅出，尤其是关于中心极限定理的阐述，作者不仅给出了严格的数学证明，还配上了大量的统计模拟案例，这使得抽象的概率概念变得可触摸、可验证。我特别欣赏它在数理统计部分对参数估计方法（如极大似然估计、矩估计）的比较分析，不是简单地罗列公式，而是深入探讨了它们各自的优缺点和适用场景，这对于准备深入研究机器学习或数据分析的读者来说，提供了宝贵的理论指导。这本书的参考文献列表也非常权威，体现了作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书《微机原理与接口技术》是我在学习过程中感觉最有“动手欲”的一本教材。它不仅仅停留在理论层面，而是大量地穿插了具体的8051系列单片机和x86架构的寄存器操作实例。作者对指令集的讲解非常细致，每一个机器码的含义、寻址方式的差异，都通过表格和流程图展现得一清二楚。我尤其赞赏它在讲解中断系统和定时器/计数器部分时，那种步步为营的讲解方式，让我能够清晰地理解硬件是如何与软件逻辑紧密配合的。读完这本书，我不再惧怕直接去看芯片的数据手册了，因为它教会了我如何去“阅读”和“理解”这些底层信息。这本书的附录中提供的实验指导也十分实用，是实战能力提升的绝佳帮手。