信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹雪虹，張宗橙著 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 通信工程
• 信息與通信
• 高等教育
• 教材
• 第二版
• 理論基礎
• 數字通信
• 信道編碼

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302192992

商品編碼：29729537943

包裝：平裝

齣版時間：2009-02-01

基本信息

書名：信息論與編碼(第2版)(高等院校信息與通信工程係列教材)

定價：29.00元

作者：曹雪虹,張宗橙著

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2009-02-01

ISBN：9787302192992

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.440kg

編輯推薦

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普通高等教育“十五”*規劃教材

“十二五”江蘇省高等學校重點教材

信息論與編碼是電子信息類專業的基礎，對於理論研究和工程應用均由重要的指導作用。對於本科生和工程技術人員來說，由於理論基礎的不足以及實際應用的需要，不可能花很多精力去研讀復雜難懂、枯燥乏味的證明，他們迫切需要一本介紹信息論基礎知識且與實際應用緊密聯係的書籍，本書就是齣於這樣的目的編寫的。從多年的銷售數據和讀者的積極反饋來看，本書也起到瞭很好的普及作用。

本書特色：

（1）注重基本概念，用較通俗的文字解釋其物理意義，輔以的例題和圖錶說明。不再以復雜的公式來證明這些孰知的公理。

（2）聯係當前實際通信技術，使讀者學習後概念清晰，可以有目標地將概念應用於實際工作中。

（3）配有豐富的教學資源，包括習題、PPT、實驗係統和教學平颱等，可以在清華大學齣版社網站下載。

內容提要

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《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》重點介紹由香農理論發展而來的信息論的基本理論以及編碼的理論和實現原理。全書分7章，在介紹瞭有關信息度量的基礎上，重點討論瞭信道容量、率失真函數，以及無失真信源編碼、限失真信源編碼、信道編碼和密碼學中的理論知識及其實現原理。《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》注重概念，采用通俗的文字，聯係目前實際通信係統，用較多的例題和圖不闡述基本概念、基本理論及實現原理，盡量減少繁雜的公式定理證明。在各章的後還附有內容小結和大量習題，書後附有部分習題答案，便於讀者學習，加深對概念和原理的理解。此外，《高等院校信息與通信工程係列教材：信息論與編碼（第2版）》有配套電子教案。

目錄

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章　緒論
1.1　信息論的形成和發展
1.2　通信係統的模型
習題

第2章　信源與信息熵
2.1　信源的描述與分類
2.1.1　無記憶信源
2.1.2　有記憶信源
2.1.3　馬爾可夫信源

2.2　離散信源熵和互信息
2.2.1　自信息量
2.2.2　離散信源熵
2.2.3　互信息
2.2.4　數據處理中信息的變化
2.2.5　熵的性質

2.3　離散序列信源熵
2.3.1　離散無記憶信源的序列熵
2.3.2　離散有記憶信源的序列熵

2.4　連續信源熵和互信息
2.4.1　幅度連續的單個符號信源熵
2.4.2　波形信源熵
2.4.3　大熵定理
2.5　冗餘度
本章小結
習題

第3章　信道與信道容量
3.1　信道的基本概念
3.1.1　信道的分類
3.1.2　信道參數
3.1.3　信道容量的定義

3.2　離散單個符號信道及其容量
3.2.1　無乾擾離散信道
3.2.2　對稱DMC信道
3.2.3　準對稱DMC信道
3.2.4　一般DMC信道
3.3　離散序列信道及其容量

3.4　連續信道及其容量
3.4.1　連續單符號加性信道
3.4.2　多維無記憶加性連續信道
3.4.3　限時限頻限功率的加性高斯白噪聲信道
3.5　信源與信道的匹配
本章小結
習題

第4章　信息率失真函數
4.1　平均失真和信息率失真函數
4.1.1　失真函數
4.1.2　平均失真
4.1.3　信息率失真函數R（D）
4.1.4　信息率失真函數的性質
4.1.5　信息率失真函數與信道容量的比較
4.2　離散信源和連續信源的R（D）計算
本章小結
習題

第5章　信源編碼
5.1　編碼的定義
5.2　無失真信源編碼
5.2.1　定長編碼定理
5.2.2　變長編碼定理
5.2.3　佳變長編碼
5.3　限失真信源編碼定理

5.4　常用信源編碼方法簡介
5.4.1　遊程編碼
5.4.2　算術編碼
5.4.3　矢量量化
5.4.4　預測編碼
5.4.5　變換編碼
本章小結
習題
第6章　信道編碼
第7章　加密編碼
附錄　本書所用符號及含義
部分習題參考答案
參考文獻

作者介紹

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曹雪虹，南京工程學院副校長，南京郵電大學通信與信息工程學院教授、博士生導師。長期從事信息與通信工程專業的教學和科研工作，開設“信息論基礎”、“編碼理論”、“信息論與編碼”、“數字信號處理”等本科和研究生課程。主持或參加國傢自然科學基金、信息産業部、省自然科學基金等科研項目十餘項，內容包括無綫通信、多媒體傳輸等方麵的理論研究和産品研發。已在外學術刊物和會議上發錶學術論文70多篇，其中多篇被SCI/EI/ISTP收錄。主編和參編齣版專著和教材5本，其中主編《信息論與編碼》被列入“十五”*規劃教材，《信息論基礎》被列入“十一五”*規劃教材。《信息論與編碼》已經被全國百餘所高校選用，纍計印刷20餘次，銷售量超過10萬冊。

文摘

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序言

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《信息論與編碼（第2版）》 引言 在信息爆炸的時代，對信息的理解、處理和可靠傳輸的需求日益增長。從我們日常使用的手機通信，到深空探測器的遙遠信號，再到互聯網的海量數據，信息無處不在，其高效、準確的傳遞是現代科技發展的基石。《信息論與編碼（第2版）》正是緻力於揭示信息世界的底層規律，探討信息如何在量化、壓縮、傳輸和糾錯中實現其價值。本書並非僅僅是一本技術手冊，更是一扇通往信息科學前沿的窗口，它將引領讀者深入探索信息的本質，理解現代通信、數據存儲、計算機科學乃至生物學等諸多領域背後的數學原理和工程實踐。 第一部分：信息論基礎——量化與度量 信息論的核心在於如何“度量”信息。在日常生活中，我們習慣於用文字、聲音、圖像來描述信息，但信息論提供瞭一種更為精確、普適的度量方式——熵。本書的第一部分將係統地介紹這一 foundational 概念。 信息量的概念與計算： 我們將從最基本的“事件發生的意外程度”齣發，引入信息量。一個非常可能發生的事件，一旦發生，其帶來的信息量就很少；反之，一個極少發生的事件，一旦發生，則包含瞭巨大的信息量。這可以用概率來量化。例如，拋硬幣正麵朝上的信息量，與預測某顆特定恒星將在未來一秒內爆炸的信息量，是截然不同的。書中會詳細闡述如何根據事件的概率來計算其信息量，以及離散隨機變量的信息量定義。 熵：隨機變量的不確定性度量： 熵是信息論中最核心的概念之一，它量化瞭隨機變量的平均不確定性。一個高熵的隨機變量，其取值是難以預測的，蘊含的信息量更大。想象一下，一個隻有“是”或“否”兩種可能性的問題（如“天是藍的嗎？”），其熵很低；而一個需要預測天氣（晴、多雲、陰、雨、雪等）的問題，其熵則高得多。本書將深入探討離散隨機變量的熵，包括其性質（非負性、獨立性、連續性等）以及最大熵原理，理解在給定約束條件下，哪種概率分布最能代錶“無偏見”的信息。 聯閤熵、條件熵與互信息：多隨機變量之間的關係： 信息並非孤立存在，多個隨機變量之間往往存在相互關聯。聯閤熵描述瞭多個隨機變量共同構成的不確定性。條件熵則是在已知一個隨機變量的情況下，另一個隨機變量仍然存在的不確定性。例如，已知“今天是否下雨”後，“明天是否下雨”的不確定性（條件熵）會比不知道今天天氣時（總熵）要低。互信息是信息論中的另一個重要度量，它量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量，即一個隨機變量的取值能夠減少另一個隨機變量多少不確定性。互信息在衡量特徵與目標之間的關聯性、信道容量計算等方麵有著廣泛應用。 信道容量：信息傳輸的極限： 在通信係統中，信道是將信息從發送端傳遞到接收端的媒介。然而，信道往往存在噪聲，會導緻信息的失真。信道容量定義瞭在特定信道上，單位時間內能夠可靠傳輸的最大信息速率。這個概念是信息論的“聖杯”之一，它指明瞭信息傳輸的理論極限，也為通信係統的設計提供瞭根本性的指導原則。本書將深入探討不同類型信道的容量計算，例如離散無記憶信道、高斯白噪聲信道等，揭示信道容量與信噪比、帶寬等參數的關係。 第二部分：編碼理論——信息壓縮與存儲 有瞭度量信息的方法，我們自然會思考如何更有效地利用這些信息。編碼理論主要解決兩個問題：一是如何盡可能地壓縮信息，減少存儲空間或傳輸帶寬；二是如何在傳輸過程中抵抗噪聲，確保信息的準確性。 信源編碼：無損與有損壓縮： 信源編碼的目標是去除信息中的冗餘，以最少的碼元錶示原始信息。 無損信源編碼： 保證編碼後的信息可以完全恢復到原始信息，不存在任何失真。本書將重點介紹幾種經典的無損編碼方法： 香農-法諾編碼： 基於事件的概率，為高頻事件分配短碼，為低頻事件分配長碼，是信息論中的早期嘗試。 霍夫曼編碼： 一種最優的無損變長編碼算法，它通過構建編碼樹，為每個符號分配一個前綴碼，使得平均碼長達到最小值。我們將詳細介紹其構建過程和編碼原理。 算術編碼： 相比霍夫曼編碼，算術編碼能夠更接近信息熵的理論極限，實現更高的壓縮率，尤其適用於符號概率分布較為復雜的情況。本書會闡述其分段區間映射的巧妙思想。 有損信源編碼： 允許一定程度的信息失真，以換取更高的壓縮率。這在圖像、音頻、視頻等領域至關重要，因為人眼和人耳對某些失真的感知度較低。本書將介紹其基本原理，例如心理視覺模型、量化過程等，雖然可能不會深入到具體的編碼標準（如JPEG, MP3），但會提供其背後的理論基礎。 信道編碼：糾錯與檢錯： 信道編碼的主要目的是在信息傳輸過程中增加冗餘，以便接收端能夠檢測到錯誤，並在可能的情況下糾正錯誤。 糾錯碼的基本概念： 引入“碼距”的概念，它是衡量兩個碼字之間差異性的重要指標，直接關係到糾錯能力。碼距越大，糾錯能力越強。 綫性分組碼： 一類重要的糾錯碼，結構清晰，易於分析和實現。我們將介紹綫性分組碼的生成矩陣、校驗矩陣，以及漢明碼等具體實例，理解其如何通過增加校驗位來達到糾錯的目的。 捲積碼： 與分組碼不同，捲積碼的編碼輸齣不僅與當前輸入符號有關，還與之前的若乾個輸入符號有關，形成一種“記憶”特性。我們將介紹捲積碼的生成多項式、狀態圖、編碼器結構，以及維特比譯碼算法，這是捲積碼最著名的譯碼算法之一。 循環碼： 一類特殊的綫性分組碼，具有良好的代數結構，易於實現編解碼。 BCH碼和RS碼（裏德-所羅門碼）是其重要的分支，在CD/DVD、衛星通信、二維碼等領域有著廣泛應用。 Turbo碼與LDPC碼： 作為現代通信係統中性能卓越的糾錯碼，Turbo碼和LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）能夠逼近香農限。本書將介紹它們的基本思想，例如迭代譯碼、稀疏校驗矩陣等，理解它們如何通過多次迭代和信息交換來大幅提升糾錯性能。 第三部分：應用與展望 信息論與編碼的原理並非僅僅停留在理論層麵，它們已經滲透到現代科技的方方麵麵，並不斷推動著技術的發展。 信息論在通信係統中的應用： 講解信息論如何指導蜂窩通信（如4G、5G）、Wi-Fi、衛星通信等的設計。例如，信道容量的概念決定瞭通信係統的最大速率，而糾錯碼的設計則直接影響到通信的可靠性。 信息論在數據存儲與處理中的應用： 介紹信息論在硬盤、閃存、光盤等存儲介質中的應用，以及在數據壓縮（如ZIP, RAR）和數據挖掘中的作用。 信息論在機器學習與人工智能中的應用： 探討信息論中的熵、互信息等概念如何用於特徵選擇、模型評估、信息增益等，以及在深度學習模型設計中的潛在價值。 前沿研究方嚮與未來展望： 簡要介紹信息論與編碼領域的一些前沿研究方嚮，例如量子信息論、網絡編碼、安全信息論等，展望未來信息科學的發展趨勢。 結論 《信息論與編碼（第2版）》是一本集理論深度與工程實踐於一體的教材。它以嚴謹的數學語言，係統地闡述瞭信息論的核心概念和編碼技術，並結閤瞭大量實例，幫助讀者理解這些抽象理論在現實世界中的重要作用。無論您是通信工程、計算機科學、電子工程等專業的學生，還是希望深入瞭解信息世界奧秘的研究人員和工程師，本書都將為您提供寶貴的知識和啓迪。通過學習本書，您將能夠更深刻地理解信息傳輸的本質，掌握優化信息處理和存儲的關鍵技術，並為未來的技術創新奠定堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號與係統》的教材，簡直是初學者的一座燈塔。它沒有一上來就拋齣那些讓人望而生畏的傅裏葉變換和拉普拉斯變換的復雜公式，而是非常耐心地從最基礎的時域分析講起，循序漸進地引入各種概念。特彆是對於連續時間和離散時間信號的區彆，作者用瞭很多形象的比喻和圖示來解釋，這對於我這種對數學直覺不太敏感的人來說，實在太友好瞭。我記得有一次我在理解捲積積分時卡住瞭很久，翻閱瞭這本書的某一章節，作者用一個水管流速變化的例子來解釋，瞬間茅塞頓開。這本書的習題設計也很有巧思，不是那種單純的計算題堆砌，而是有很多需要結閤實際工程背景去思考的小問題，讓人在解題的過程中真正理解瞭“係統”是如何響應“輸入”的。總體來說，它構建瞭一個非常紮實的基礎框架，讓我對信號處理領域不再感到迷茫。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本《概率論與數理統計》，我立刻被它嚴謹的邏輯和清晰的推導過程所吸引。這本書的編排就像一位技藝精湛的建築師在設計大廈，每一層樓之間的銜接都經過深思熟慮。它對隨機變量的分布和矩的討論深入淺齣，尤其是關於中心極限定理的闡述，作者不僅給齣瞭嚴格的數學證明，還配上瞭大量的統計模擬案例，這使得抽象的概率概念變得可觸摸、可驗證。我特彆欣賞它在數理統計部分對參數估計方法（如極大似然估計、矩估計）的比較分析，不是簡單地羅列公式，而是深入探討瞭它們各自的優缺點和適用場景，這對於準備深入研究機器學習或數據分析的讀者來說，提供瞭寶貴的理論指導。這本書的參考文獻列錶也非常權威，體現瞭作者深厚的學術功底和嚴謹的治學態度。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書《微機原理與接口技術》是我在學習過程中感覺最有“動手欲”的一本教材。它不僅僅停留在理論層麵，而是大量地穿插瞭具體的8051係列單片機和x86架構的寄存器操作實例。作者對指令集的講解非常細緻，每一個機器碼的含義、尋址方式的差異，都通過錶格和流程圖展現得一清二楚。我尤其贊賞它在講解中斷係統和定時器/計數器部分時，那種步步為營的講解方式，讓我能夠清晰地理解硬件是如何與軟件邏輯緊密配閤的。讀完這本書，我不再懼怕直接去看芯片的數據手冊瞭，因為它教會瞭我如何去“閱讀”和“理解”這些底層信息。這本書的附錄中提供的實驗指導也十分實用，是實戰能力提升的絕佳幫手。

評分☆☆☆☆☆

這本《計算機網絡：自頂嚮下方法》給我的感受是極其“現代化”和“係統化”。它沒有按照OSI七層協議那種枯燥的自底嚮上順序來組織內容，而是大膽地從應用層開始，層層遞進地嚮下剖析協議棧的運作機製。這種“自頂嚮下”的視角極大地貼閤瞭我們日常使用互聯網的直觀感受，使得學習過程充滿瞭發現的樂趣。比如，當講到HTTP協議時，它會自然地引齣TCP的可靠性機製，再引齣IP的路由選擇，邏輯鏈條非常順暢。作者對擁塞控製和路由算法的闡述尤其精彩，用生動的比喻解釋瞭復雜的算法思想，讓原本晦澀的控製理論變得容易理解。這本書的內容緊跟時代步伐，對SDN、雲計算等新興網絡技術也有所涉獵，確保瞭學習內容的先進性。

評分☆☆☆☆☆

關於《電磁場與電磁波》這本書，我的第一印象是“厚重而實在”。它沒有采用那種過度簡化的教學方式，而是堅持瞭物理學的本源和數學推導的嚴密性。從麥剋斯韋方程組的四個基本形式到各種邊界條件的處理，講解得一絲不苟。我特彆喜歡它在講解波動方程和坡印廷矢量時的章節，作者似乎在引導讀者用一種三維的、動態的視角去看待電磁現象，而不是僅僅停留在二維的紙麵計算上。雖然說這本書對讀者的綫性代數和微積分功底要求較高，但一旦你跟上瞭它的節奏，你會發現它為你打開瞭一扇通往現代通信和射頻工程世界的門。它不會為瞭迎閤初學者而犧牲深度，這正是它作為一本優秀教材的價值所在。