高等院校電氣信息類規劃教材——信息論與編碼 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張蓮，周登義，餘成塗著 著

圖書標籤:

• 信息論
• 編碼學
• 電氣信息
• 通信原理
• 高等教育
• 教材
• 理論基礎
• 數字通信
• 信源編碼
• 信道編碼

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 中國鐵道齣版社

ISBN：9787113086190

商品編碼：29733835788

包裝：平裝

齣版時間：2008-04-01

基本信息

書名:高等院校電氣信息類規劃教材——信息論與編碼

：26.00元

售價：17.7元,便宜8.3元,摺扣68

作者:張蓮,周登義,餘成塗著

齣版社：中國鐵道齣版社

齣版日期：2008-04-01

ISBN：9787113086190

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版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

本書共分6章，即緒論、信息的量度及離散信源、信源編碼、離散信道及信道容量、信道編碼、信息工程中的數據保密。內容包括理論基礎（前四章）和應用（後兩章）兩個方麵。理論基礎部分主要介紹信息的基本理論與基本概念，包括：信息熵、互信息、信息率失真函數、信道容量以及它們的性質與計算等。應用部分主要介紹信息與通信係統中的優化及其實現手段與方法，包括：信源編碼定理、無失真的統計匹配編碼、解除相關性的預測編碼與變換編碼、實用性的文字傳真編碼、語音編碼與圖像編碼等提高係統有效性的信源編碼、信道編碼定理、分組碼的基本理論與方法、捲積碼的基本理論與方法等提高係統可靠性的信道編碼以及信息工程中的數據保密等。 本書適閤作為高等理工科院校電子信息工程、通信工程、信號與信息處理學科的本科生教材，也可供研究生、夜大、自學考試及成人教育有關專業選用，還可供有關科技人員學習參考。

內容提要

本書是一本21世紀教學的有關信息論與編碼的教材。全書共分6章，即緒論、信息的量度及離散信源、信源編碼、離散信道及信道容量、信道編碼以及信息工程中的數據保密。
　　本書重點介紹信息處理的理論基礎、實現原理與方法。內容分為兩大部分，即理論基礎（前四章）和應用（後兩章）。理論基礎部分主要介紹信息的基本理論與基本概念，包括：信息熵、互信息、信息率失真函數、信道容量以及它們的性質與計算等。應用部分主要介紹信息與通信係統中的優化及其實現手段與方法，包括：信源編碼定理、無失真的統計匹配編碼、解除相關性的預測編碼與變換編碼、實用性的文字傳真編碼、語音編碼與圖像編碼等提高係統有效性的信源編碼、信道編碼定理、分組碼的基本理論與方法、捲積碼的基本理論與方法等提高係統可靠性的信道編碼以及信息工程中的數據保密等。
　　本書適閤作為高等理工科院校電子信息工程、通信工程、信號與信息處理學科的本科生教材，也可供研究生、夜大、自學考試及成人教育等有關專業選用，還可供有關科技人員學習參考。

目錄

章 緒論
1.1 信息的概念
1.1.1 信息的定義、特徵與性質
1.1.2 信息的分類
1.1.3 信息、消息和信號的區彆與聯係
1.2 信息傳輸係統的組成及各部分的功能
1.2.1 模擬信息傳輸係統
1.2.2 數字信息傳輸係統
1.3 信息論研究的對象和內容
1.4 信息論發展的曆史和趨勢
第2章 信息的量度及離散信源
2.1 自信息量和條件自信息量
2.1.1 自信息量
2.1.2 條件自信息量
2.2 互信息量和條件互信息量
2.2.1 互信息量
2.2.2 互信息量的性質
2.2.3 條件互信息量
2.3 離散信源的信息量
2.3.1 信源的數學模型
2.3.2 信源的分類
2.3.3 平均信息量
2.4 熵的基本性質
2.5 消息序列的熵
2.5.1 離散無記憶信源
2.5.2 離散無記憶的擴展信源
2.5.3 離散平穩信源
2.5.4 馬爾可夫信源
2.6 信源的相關性和剩餘度
習題
第3章 信源編碼
3.1 無失真信源編碼
3.1.1 編碼器
3.1.2 分組碼
3.1.3 等長碼和等長編碼定理
3.1.4 變長碼和變長編碼定理
3.1.5 變長碼的編碼方法
3.2 限失真信源編碼
3.2.1 失真測度
3.2.2 信息率失真函數
3.2.3 離散信源的信息率失真函數
3.2.4 限失真信源編碼定理
3.2.5 連續信源的信息率失真函數
3.3 常用信源編碼
3.3.1 矢量量化編碼
3.3.2 預測編碼
3.3.3 變換編碼
3.3.4 傳真編碼
3.3.5 語音壓縮編碼
3.3.6 圖像編碼
習題
第4章 離散信道及信道容量
4.1 信道分類與描述
4.1.1 信道的分類
4.1.2 信道的描述
4.2 離散無記憶信道
4.2.1 離散信道的數學模型
4.2.2 單符號離散信道
4.3 信道傳輸的平均互信息
4.3.1 信道疑義度
4.3.2 平均互信息
4.4 平均互信息的特性
4.5 信道容量的概念及其計算方法
4.5.1 信道容量的定義
4.5.2 幾種典型離散信道的信道容量
4.5.3 對稱離散信道的信道容量
4.5.4 一般離散信道的信道容量
4.5.5 離散無記憶的擴展信道及其信道容量
4.5.6 串聯信道和並聯信道及其信道容量
4.6 信源與信道的匹配
習題
第5章 信道編碼
5.1 信道編碼的基本概念
5.1.1 信道編碼在數字通信係統的地位和作用
5.1.2 信道編碼的基本思想和分類
5.1.3 差錯控製的基本方式
5.1.4 信道編碼基本數學知識
5.2 有噪信道編碼
5.2.1 噪聲信道的編碼問題
5.2.2 錯誤概率與編碼方法
5.2.3 有噪信道編碼定理
5.3 綫性分組碼
5.3.1 分組碼的性質
5.3.2 生成矩陣與奇偶校驗矩陣
5.3.3 幾種典型的分組碼
5.4 捲積碼
5.4.1 捲積碼的編碼
5.4.2 捲積碼的譯碼
5.5 糾正突發錯誤碼
5.5.1 突發差錯與糾突發差錯的基本概念
5.5.2 法爾碼
5.6 交織碼
習題
第6章 信息工程中的數據保密
6.1 信息保密通信的模型
6.2 傳統密碼體製
6.2.1 單錶代換密碼
6.2.2 多錶代換密碼
6.2.3 多字母代換
6.2.4 轉置密碼
6.3 分組（塊）密碼
6.3.1 分組加密的基本概念
6.3.2 數據加密標準（DES）
6.4 公鑰密碼體製
6.4.1 公鑰密鑰的一般原理
6.4.2 RSA體製
習題
參考文獻

作者介紹

文摘

序言

《信息論與編碼（第X版）》 概述 《信息論與編碼（第X版）》是一部麵嚮高等院校電氣信息類專業學生的權威性教材。本書係統地闡述瞭信息論的基本原理、核心概念及其在通信、數據壓縮、糾錯編碼等領域的廣泛應用。本版教材在繼承前版精華的基礎上，根據學科發展的最新動態和教學實踐的反饋，對內容進行瞭全麵更新和優化，旨在為讀者提供一個堅實而前沿的理論基礎，培養其解決實際工程問題的能力。 本書的編寫遵循循序漸進、理論與實踐相結閤的原則。從最基礎的信息度量單位——比特齣發，逐步深入到信息熵、互信息、信道容量等核心概念，並在此基礎上介紹各種重要的編碼技術，包括信源編碼、信道編碼以及它們在現代信息係統中的作用。全書結構清晰，邏輯嚴謹，概念闡述深入淺齣，數學推導嚴密，並輔以大量的例題和習題，幫助讀者鞏固理解，掌握分析和解決問題的技巧。 內容精要 第一部分：信息論基礎 信息及其度量： 本部分首先定義瞭“信息”這一核心概念，並引入瞭度量信息量最基本的單位——比特。通過對隨機變量及其概率分布的討論，闡述瞭信息量與事件發生概率之間的關係。我們將探討離散隨機變量的熵，這是衡量不確定性或信息量的一種重要方式，並深入分析其性質，如非負性、最大值和可加性。 熵的拓展與信息量： 緊接著，我們將引入聯閤熵、條件熵以及熵差（信息增益）等概念。聯閤熵描述瞭多個隨機變量聯閤不確定性的大小，條件熵則衡量在一個隨機變量已知時，另一個隨機變量仍存在的不確定性。信息增益是度量已知一個隨機變量後，另一個隨機變量不確定性減少的程度。這些概念為後續的信息傳輸和處理奠定瞭基礎。 互信息： 互信息是信息論中的一個關鍵概念，它量化瞭兩個隨機變量之間共享的信息量。我們將詳細推導互信息的錶達式，並分析其性質，例如非負性、對稱性以及與熵之間的關係。互信息是理解信道容量和信息傳輸效率的基石。 信道與信道容量： 本部分將介紹信息傳輸的數學模型——離散無記憶信道。我們將分析不同類型的信道，如離散無記憶加性噪聲信道、二元對稱信道等。在此基礎上，我們將深入探討信道容量的概念，即在給定信道條件下，每使用一次信道能夠可靠傳輸的最大信息速率。我們將推導離散無記憶信道容量的計算方法，並分析影響信道容量的關鍵因素。 連續信道與高斯信道： 隨著信息傳輸的復雜化，連續信道的研究也變得尤為重要。本部分將介紹連續隨機變量的熵（微分熵）及其性質，並討論連續信道的信道容量。特彆地，我們將重點分析最常見也是最重要的連續信道——加性高斯白噪聲（AWGN）信道，並推導其信道容量。這部分內容對於理解現代無綫通信係統至關重要。 第二部分：信源編碼 信源編碼概述： 信源編碼的目標是盡可能地減少數據冗餘，從而實現數據的壓縮，提高存儲和傳輸效率。本部分將介紹信源編碼的基本原理和目標，並區分無損編碼和有損編碼。 無損信源編碼： Shannon-Fano編碼： 介紹基於概率構建編碼樹，為不同符號分配變長編碼的Shannon-Fano編碼方法，並分析其最優性。 Huffman編碼： 詳細闡述Huffman編碼算法，該算法能夠構造齣最優的前綴碼，實現平均碼長最小化。我們將通過實例詳細講解Huffman編碼的構建過程，並證明其最優性。 算術編碼： 介紹算術編碼，這是一種更高級的無損數據壓縮技術，它能為整個消息序列分配一個實數區間，實現比Huffman編碼更優的壓縮比，尤其適用於符號概率分布不均衡的情況。 有損信源編碼： 率失真理論： 引入率失真函數的概念，它描述瞭在給定失真度下，能夠實現的最優平均碼率。我們將分析率失真函數的性質，並介紹其在有損編碼設計中的指導意義。 量化技術： 介紹標量量化和矢量量化等基本量化技術，它們是實現有損數據壓縮的關鍵步驟，用於將連續信號或高維數據映射到有限個離散值。 示例與應用： 結閤JPEG圖像壓縮、MP3音頻壓縮等實際應用案例，說明信源編碼在多媒體信息處理中的重要作用。 第三部分：信道編碼 信道編碼概述： 信道編碼旨在嚮信息中添加冗餘，以提高傳輸的可靠性，抵抗信道噪聲和乾擾。本部分將介紹信道編碼的基本原理、目標以及常見的編碼類型。 綫性分組碼： 基本概念： 介紹綫性分組碼的定義、生成矩陣、校驗矩陣以及漢明距離等核心概念。我們將闡述如何通過綫性分組碼實現糾錯功能，並分析其糾錯能力。 循環碼： 深入研究循環碼，這是一種特殊的綫性分組碼，具有良好的代數結構，易於硬件實現。我們將介紹生成多項式、校驗多項式等概念，並重點講解CRC（循環冗餘校驗）碼在錯誤檢測中的應用。 BCH碼與RS碼： 介紹BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem碼）和RS碼（Reed-Solomon碼），它們是強大的糾錯碼，能夠糾正多位錯誤，廣泛應用於CD、DVD、衛星通信和移動通信等領域。我們將簡要介紹它們的設計原理和糾錯能力。 捲積碼： 基本概念： 介紹捲積碼的編碼過程，以及它與分組碼在結構上的區彆。我們將通過編碼樹、編碼網格圖等工具來理解捲積碼的編碼和解碼過程。 Viterbi算法： 詳細講解Viterbi算法，這是用於解碼捲積碼的最有效算法，能夠以最大似然準則找到最有可能的發送序列。我們將通過實例演示Viterbi算法的運行過程。 現代編碼技術： LDPC碼（低密度奇偶校驗碼）： 介紹LDPC碼作為一種高性能的現代糾錯碼，其編碼和解碼算法的特點，以及在第五代移動通信（5G）等前沿技術中的應用。 Turbo碼： 闡述Turbo碼的設計思想，它通過並行級聯兩個簡單的捲積碼，並結閤迭代譯碼，實現瞭接近香農極限的優異性能，是現代高效編碼技術的重要代錶。 第四部分：信息論與編碼的應用 信息論在通信係統中的應用： 探討信息論中的香農定理如何指導通信係統的設計，例如信道容量與信息速率的關係，以及如何通過高效的編碼和調製技術來逼近香農極限。 數據壓縮技術： 總結前麵介紹的信源編碼技術，並結閤實際的圖像、音頻、視頻壓縮標準（如JPEG, MP3, H.264等）進行案例分析，展示信息論在數據壓縮領域的強大威力。 糾錯碼在存儲和傳輸中的應用： 討論糾錯碼在硬盤、閃存、光盤等存儲介質以及無綫通信、有綫通信、衛星通信等傳輸係統中的應用，強調其在保證數據完整性和可靠性方麵的重要作用。 信息論在其他領域的交叉應用： 簡要介紹信息論在機器學習、人工智能、生物信息學、密碼學等新興領域的交叉應用，展現信息論的廣泛影響力和生命力。 特色與亮點 理論深度與工程實踐相結閤： 本書不僅深入淺齣地闡述瞭信息論與編碼的數學理論，更注重理論在實際工程問題中的應用。通過大量的例題和工程案例分析，幫助讀者理解理論知識如何指導工程設計。 內容前沿且係統： 緊跟信息論與編碼領域最新的發展趨勢，加入瞭LDPC碼、Turbo碼等現代高效編碼技術，並對其原理和應用進行瞭介紹。同時，保持瞭學科體係的完整性和係統性。 數學推導嚴謹且清晰： 所有重要的數學公式和定理都給齣瞭嚴謹的推導過程，並且力求闡述清晰易懂，配以必要的圖形和圖示，幫助讀者剋服數學上的理解障礙。 豐富的習題與參考答案： 每章都配有精心設計的習題，涵蓋瞭基本概念理解、理論推導、算法應用等多個層麵，並提供部分習題的詳細解答，方便讀者進行自學和鞏固。 適閤不同層次讀者： 本書既可以作為電氣信息類專業本科生和研究生的核心教材，也適閤從事相關領域研究和工程開發的專業人員作為參考書。 學習建議 掌握《信息論與編碼》的關鍵在於深入理解基本概念，熟練掌握核心算法，並能夠將理論知識靈活應用於解決實際問題。建議讀者在學習過程中： 1. 夯實基礎： 務必花時間理解信息熵、互信息、信道容量等基本概念及其數學內涵。 2. 動手實踐： 嘗試對書中給齣的例題進行獨立演算，並完成習題。對於編碼算法，可以通過編程實現加深理解。 3. 聯係實際： 關注現實世界中的通信、存儲、數據壓縮等技術，思考信息論與編碼在其中扮演的角色。 4. 循序漸進： 按照教材的章節順序進行學習，確保對後續內容有充分的理解基礎。 《信息論與編碼（第X版）》將成為您在電氣信息領域學習和研究道路上不可或缺的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

從教學結構和邏輯連貫性的角度來看，這本書的設計顯然是脫節的。它似乎是把一係列相關的知識點生硬地拼湊在瞭一起，缺乏一個清晰的、循序漸進的敘事主綫。前麵對離散信源的討論還算中規中矩，但一旦進入到信道編碼和糾錯碼的部分，作者的思路就開始跳躍，仿佛突然換瞭一個人來寫。糾錯碼的章節冗長而重復，各種循環冗餘校驗（CRC）的講解，一會兒是多項式錶示，一會兒又是模二運算，但缺乏一個統一的視角來整閤這些工具的內在聯係。讀者很難從書中的內容裏找到“為什麼”和“如何應用”之間的橋梁。我需要的是一個能將理論與實踐緊密結閤的引導者，而不是一個把所有公式按章節順序羅列齣來的“知識清單”。這種結構上的鬆散，極大地削弱瞭讀者自我構建知識體係的可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和裝幀質量實在讓人不敢恭維，簡直是對現代印刷工藝的一種衊視。紙張手感粗糙不說，那種泛黃的顔色，讓我在陽光下閱讀都覺得吃力，總感覺眼睛要被吸進去似的。更要命的是，書中的圖錶部分，簡直是災難級的。黑白綫條生硬、粗細不均，很多本該清晰展示的流程圖和矩陣結構，印刷齣來後模糊不清，關鍵的節點和路徑幾乎難以分辨。我試圖對照著書本自己動手推導一些編碼流程，結果光是辨認圖上那些像蚯蚓爬過的痕跡一樣的連綫，就耗費瞭我大半的精力。這哪裏是教材，分明是早些年大學裏那種用復印機翻印瞭十幾遍的講義，質量低劣到影響瞭閱讀體驗的本質。對於一個期望係統學習新知識的讀者來說，這樣的物理呈現方式，無疑是雪上加霜，讓人提不起繼續翻下去的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到失望的是，它完全沒有體現齣“信息論”在現代電氣信息工程領域中的活力和前沿性。它似乎停留在上個世紀的理論模型中打轉，對近幾十年來的重大突破，比如Turbo碼、LDPC碼在現代通信係統中的實際應用，僅僅是一帶而過，甚至連提都懶得提。當我試圖瞭解現代5G或物聯網背景下的信息論新進展時，這本書提供的知識點顯得過於陳舊和空泛。它更像是一份曆史文獻匯編，而非一本麵嚮未來工程師的規劃教材。一個“規劃教材”的價值，在於指明方嚮，激發創新，然而這本書卻像一個沉重的錨，把學習者的思維牢牢地固定在瞭過時的知識框架內，讓人感覺不到絲毫信息科學領域蓬勃發展的脈搏。

評分☆☆☆☆☆

這部書給我帶來的感受，真是一言難盡。我原本對信息論這個領域充滿瞭好感，覺得它神秘而又充滿智慧。結果翻開這本書，感覺就像是直接跳進瞭一個鋪滿數學公式的深海，完全沒有救生圈。作者似乎認為我們每一個讀者都是數學領域的頂尖高手，毫不留情地將各種復雜的定理、推導過程一股腦地砸瞭過來。比如關於熵的定義，我讀瞭好幾遍，腦子裏還是雲裏霧裏，感覺自己像是在看一本高深的哲學著作，而不是一本旨在普及知識的教材。書中對信息的量化、信源編碼的細節描述，如果脫離瞭詳盡的圖示和生活化的例子，就變得極其晦澀。我期待的是那種能將抽象概念具象化的講解，結果看到的卻是大量純理論的堆砌，讀完第一章，我感覺自己就像是在聽一位用隻有同行纔能聽懂的“黑話”交流的學者在做報告，完全沒有打開新世界大門的感覺，反而有一種被知識拒之門外的挫敗感。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的習題部分簡直是“反人類”的設計。作為一本規劃教材，習題本應是檢驗學習成果、加深理解的利器，但這書裏的題目，要麼是直接照搬書本上的理論定義，毫無思考價值；要麼就是難度陡增，完全超齣瞭正常教學大綱的要求，更像是給研究生畢業考試準備的偏題怪題。很多題目甚至沒有提供詳細的解題步驟或答案參考，留給讀者的隻有迷茫和無助。我嘗試做瞭幾道看似基礎的編碼效率計算題，結果發現由於書中某些關鍵公式的推導沒有完全展開，導緻我根本無法確定該套用哪個版本的公式，最終隻能放棄。一本好的教材，其習題應該是知識的延伸和應用，而不是一個讓讀者自我懷疑智商的“陷阱”。這套習題集，完全沒有起到輔助學習的作用，反而成瞭阻礙學習進度的絆腳石。