信息論與編碼(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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王勇 等 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
• 理論基礎
• 信道編碼
• 數據壓縮
• 數字通信

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302316091

商品編碼：29751936693

包裝：平裝

齣版時間：2013-03-01

基本信息

書名：信息論與編碼(高等院校信息與通信工程係列教材)

定價：36.00元

作者：王勇 等

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2013-03-01

ISBN：9787302316091

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.558kg

編輯推薦

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內容提要

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　　王勇、黃雄華、蔡國永編寫的這本《信息論與編碼》對信息論的基本概念(熵、平均互信息量、信道容量、信息率失真函數)以及與此相對的香農三大極限編碼定理(無失真信源編碼定理、限失真信源編碼定理和信道編碼定理)做瞭係統的介紹，並以信息論為基礎，介紹瞭信源編碼、信道編碼和加密編碼的基本原理和方法，對一些具體編碼方法的現實應用和編程實現也做瞭簡單介紹，後，對相關領域的發展進行瞭概述和展望，在附錄中還給齣瞭一些科研與創新的相關經驗。
　　《信息論與編碼》注重啓發式的教學，注重創新能力的培養，對難於理解的信息論與編碼的關鍵性問題給齣瞭思考提示。在編寫方式上進行瞭創新，采用不同字體區分不同內容，為讀者留齣瞭創新空間。
　　《信息論與編碼》適用於高等院校信息工程、通信工程、雷達、信息安全、計算機、電子學、信息與計算科學等相關專業的本科生、研究生的教學，也可以用於教學、科研和工程的參考。

目錄

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章 緒論第2章 信源及信息度量第3章 信道及其容量第4章 無失真信源編碼第5章 信息率失真函數與限失真編碼第6章 信道編碼第7章 加密編碼第8章 香農信息論的局限性與發展展望第9章 信息論與編碼技術的實現與應用附錄 寄語及學習研究的經驗和方法分享參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《信息論與編碼》—— 穿越信息洪流的導航儀 在信息爆炸的時代，我們每天都被海量數據所包圍。從社交媒體上的文字、圖片、視頻，到科學研究中的實驗數據，再到金融交易中的實時行情，信息無處不在，其重要性不言而喻。然而，信息的傳遞並非易事，它麵臨著噪聲的乾擾、帶寬的限製、存儲的壓力，以及傳輸過程中的潛在失真。如何有效地獲取、錶示、壓縮、傳輸和存儲信息，並保證其可靠性和安全性，成為瞭現代通信、計算機科學、人工智能等眾多領域的核心問題。 《信息論與編碼》正是應運而生，它為我們提供瞭一套嚴謹而深刻的理論框架，幫助我們理解信息的本質，掌握信息處理的規律，並為解決信息時代的各種挑戰提供強大的工具。本書並非一本簡單的技術手冊，而是一次對信息世界奧秘的探索之旅，它將帶領我們深入信息的底層邏輯，理解信息傳遞的物理極限，以及如何在實際應用中逼近這些極限。 信息論：解碼信息世界的基本法則 本書的開篇，我們將踏入信息論的殿堂。信息論，由剋勞德·香農創立，是研究信息量、信息熵、信道容量等基本概念的科學。在這裏，我們將首先學習如何量化信息。這並非關於信息的豐富程度或主觀價值，而是指消除不確定性所需的“數量”。一個硬幣拋齣正麵或反麵的不確定性，比隻拋齣正麵的不確定性更大，因此前者包含的信息量也更大。本書將引入信息熵（Entropy）這一核心概念，它精確地度量瞭隨機變量的不確定性，也代錶瞭平均而言，理解該變量需要多少信息量。高熵意味著高不確定性，也意味著需要更多信息來消除這種不確定性。 接著，我們將探討聯閤熵（Joint Entropy）和條件熵（Conditional Entropy）。聯閤熵衡量兩個或多個隨機變量共同存在的不確定性，而條件熵則是在已知某個隨機變量的情況下，另一個隨機變量的不確定性。通過這些概念，我們可以理解變量之間的關聯性，例如，如果已知一個人說“下雨”，那麼他看到“天空是灰色的”這一事件的不確定性就會大大降低，這就是條件熵的應用。 互信息（Mutual Information）是信息論中另一個至關重要的概念，它度量瞭兩個隨機變量之間共享的信息量。換句話說，它衡量瞭知道其中一個變量的值，能夠減少多少對另一個變量的不確定性。互信息是理解特徵選擇、信息增益等問題的基礎。在機器學習中，互信息被廣泛用於衡量特徵與目標變量之間的相關性，從而選擇最具有預測能力的特徵。 本書還將深入探討信道（Channel）的概念，信道是信息傳遞的媒介，它可能引入噪聲，導緻信息失真。我們將分析各種經典的信道模型，如二元對稱信道（Binary Symmetric Channel, BSC），它描述瞭比特0和1在傳輸中以一定概率被翻轉的情況。通過這些模型，我們可以理解信息在傳輸過程中可能遇到的挑戰。 香農提齣的信道容量（Channel Capacity）是信息論的基石之一。它定義瞭在某個特定信道上，能夠可靠地傳輸信息的最大速率。信道容量是信息論的“物理極限”，它告訴我們，隻要信息速率不超過信道容量，我們就有理論上的可能實現任意低的錯誤率；一旦超過，錯誤率將不可避免地急劇上升。理解信道容量，對於設計高效可靠的通信係統至關重要。本書將詳細推導和解釋香農-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），揭示信道容量與信道帶寬、信噪比之間的關係，這對於我們設計無綫通信、光縴通信等係統具有指導意義。 編碼：為信息穿上堅固的鎧甲 如果說信息論為我們揭示瞭信息的奧秘和傳遞的極限，那麼編碼技術就是實現這些極限的“魔法”。編碼的目標是在信息傳輸或存儲的過程中，剋服噪聲和乾擾，提高信息的可靠性，同時兼顧效率。本書將重點介紹兩大類編碼技術：信源編碼（Source Coding）和信道編碼（Channel Coding）。 信源編碼，也稱為數據壓縮，其目的是減少信息錶示所需的比特數，從而實現信息的有效存儲和傳輸。本書將介紹經典的信源編碼方法，如霍夫曼編碼（Huffman Coding）。霍夫曼編碼是一種變長編碼，它為齣現頻率高的符號分配較短的碼字，為齣現頻率低的符號分配較長的碼字，從而達到整體編碼長度的最小化。書中將詳細闡述霍夫曼編碼的構造算法，並分析其最優性。 此外，我們還將探討算術編碼（Arithmetic Coding）。算術編碼比霍夫曼編碼在壓縮效率上更進一步，它將整個消息視為一個實數區間內的點，並用一個小數來錶示該點，從而實現更精細的壓縮。本書將深入講解算術編碼的原理及其優勢。 信道編碼則專注於在信息中引入冗餘，以便在接收端能夠檢測和糾正傳輸過程中産生的錯誤。本書將係統介紹各種信道編碼方案，從基礎的綫性分組碼（Linear Block Codes）到更復雜的捲積碼（Convolutional Codes）以及現代的Turbo碼和LDPC碼。 在綫性分組碼方麵，我們將學習海明碼（Hamming Codes），這是一種簡單而有效的糾錯碼，能夠糾正單個比特錯誤。本書將講解海明碼的構造原理、校驗矩陣和生成矩陣，以及其糾錯能力。我們還會介紹循環碼（Cyclic Codes），如BCH碼和Reed-Solomon碼，它們在數據存儲（如CD、DVD）、通信係統（如衛星通信）和糾錯領域有著廣泛的應用。 捲積碼是另一類重要的信道編碼，它不像分組碼那樣將信息塊獨立編碼，而是將輸入比特流與一個移位寄存器進行捲積運算，産生輸齣比特流。本書將介紹捲積碼的編碼器結構、描述多項式，以及維特比算法（Viterbi Algorithm），這是一種高效的解碼算法，能夠找到最可能的發送碼字。 步入現代通信的殿堂，本書還將重點介紹Turbo碼和LDPC碼（Low-Density Parity-Check Codes）。Turbo碼是第一類能夠接近香農極限的編碼，它通過並行級聯兩個或多個捲積碼，並引入交織器，實現瞭齣色的糾錯性能。LDPC碼則是一種基於稀疏校驗矩陣的綫性分組碼，它在性能上與Turbo碼相當，並且在某些方麵具有更強的並行處理能力，是5G等新一代通信技術的核心編碼方案之一。本書將深入剖析Turbo碼和LDPC碼的設計思想、編碼結構和解碼算法，幫助讀者理解其強大的糾錯能力。 信息論與編碼的融閤與應用 《信息論與編碼》的價值不僅在於理論的深度，更在於其強大的應用潛力。本書將貫穿始終地強調信息論與編碼技術之間的緊密聯係。例如，信道編碼的設計往往需要以信道容量為指導，目標是設計齣能夠逼近信道容量的編碼方案。 本書還將探討信息論在其他領域的應用，如： 數據壓縮： 無論是文件壓縮（如ZIP、RAR）、圖像壓縮（如JPEG）、音頻壓縮（如MP3）還是視頻壓縮（如H.264、H.265），都離不開信息論的原理。 機器學習： 如前所述，互信息在特徵選擇中扮演著重要角色。此外，信息熵也常用於衡量模型的復雜度或不確定性。 密碼學： 信息論也為理解信息安全性提供瞭基礎。例如，熵的概念可以用來衡量密碼的強度。 統計推斷： 概率論和統計學是信息論的基礎，反過來，信息論的概念也能指導統計推斷。 學習本書將帶給您： 深刻的理論洞察： 理解信息是什麼，如何量化，以及它在通信和存儲過程中可能遇到的瓶頸。 紮實的編碼基礎： 掌握各種經典和現代的信源編碼與信道編碼技術，理解它們的工作原理和性能優勢。 解決實際問題的能力： 能夠運用信息論與編碼的知識，分析和設計通信係統、數據存儲係統、數據壓縮算法等。 麵嚮未來的視野： 瞭解新一代通信技術（如5G、6G）背後的核心技術原理，為應對未來的信息挑戰做好準備。 《信息論與編碼》是一本為信息與通信工程領域的學生和研究人員量身打造的教材。它將以嚴謹的數學推導、清晰的邏輯講解和豐富的實例，帶領讀者穿越信息的洪流，成為信息時代的駕馭者，而非被動的信息接受者。無論您是初學者還是有一定基礎的專業人士，本書都將是您探索信息世界、提升專業能力的寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

我注意到這本書在章節的銜接處理上做得相當齣色，仿佛在講述一個環環相扣的故事。前一章的知識點往往是下一章深入討論的基石，而不是孤立存在。特彆是當涉及到一些需要綜閤運用多種數學工具解決的問題時，教材會巧妙地迴顧前文的關鍵公式或定理，提醒讀者如何將知識點串聯起來。這種流暢的過渡使得學習的連貫性大大增強，減少瞭學習過程中因知識點跳躍而産生的睏惑感。它不像有些教材那樣，讀完一章感覺好像換瞭一個主題，而是始終圍繞著核心思想不斷深化。這種結構上的精心設計，極大地提升瞭自學者的學習效率和對學科全貌的把握能力。

評分☆☆☆☆☆

從教學法的角度來看，這本書的習題部分是其一大亮點。習題的設計層次分明，難度梯度平滑過渡，從基礎概念的檢驗到復雜問題的綜閤分析，幾乎覆蓋瞭每一節課本內容的精髓。更重要的是，有些習題本身就是對課本理論的延伸和深化，而不是簡單的重復計算。我發現有些習題需要跳齣課本的既有框架進行思考，這對於培養獨立解決問題的能力至關重要。雖然我還沒有完全解答完所有的課後練習，但僅從題目的設計質量來看，它們是檢驗學習效果和鞏固理解的絕佳工具。這本教材似乎深諳“做中學”的道理，通過實踐來內化理論。

評分☆☆☆☆☆

這本書在內容選擇上展現齣一種務實的態度，它並沒有過多地糾纏於一些過於偏門或者在當前工程實踐中應用較少的細節，而是將筆墨集中在那些被廣泛接受和實際應用的核心理論上。這種聚焦使得教材的重點非常突齣，能夠讓讀者在有限的時間內掌握最關鍵的知識體係。例如，在介紹信源編碼和信道編碼的部分，對於經典算法的闡述既保證瞭理論的完整性，又沒有過度陷入復雜的優化細節，更多地是展現瞭算法的思想和核心思想。這種取捨無疑是明智的，確保瞭學生在學完之後，能夠帶著一套可以直接用於理解和分析實際通信係統的知識體係走齣課堂。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計很樸實，封麵設計簡潔明瞭，沒有過多花哨的裝飾，給人一種嚴謹、專業的學術氣息。內頁的紙張質量不錯，印刷清晰，字跡工整，閱讀起來眼睛不容易疲勞。作為一本麵嚮高等院校的教材，它在排版上也花瞭不少心思，章節劃分清晰，小標題設置閤理，使得學習者可以很方便地找到自己需要的內容。我特彆欣賞它在結構上的安排，從基礎概念的引入到復雜理論的深入探討，層層遞進，邏輯性很強，這對於初學者來說非常友好。書本的厚度適中，雖然內容涵蓋範圍廣，但整體感覺並沒有臃腫感，體現瞭編者在內容取捨上的功力。總體來說，從物理感受上來說，這是一本讓人願意拿在手裏翻閱的教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述風格非常注重邏輯推導的嚴密性，幾乎每一步論證都有詳實的數學基礎作為支撐。它不是那種簡單地羅列公式和結論的教科書，而是更側重於“為什麼是這樣”的深入剖析。對於每一個重要的定理和引理，作者都給齣瞭詳盡的證明過程，即便有些步驟需要讀者自己花時間消化，但這種紮實的教學方式無疑能幫助我們建立起堅實的理論框架。在處理一些比較抽象的概念時，作者常常會藉助一些具體的例子或者類比來輔助理解，雖然這些輔助材料並不復雜，但它們在打通概念之間的壁壘上起到瞭關鍵作用。我感覺作者在力求做到內容全麵的同時，並沒有犧牲數學推導的深度和廣度，這對於目標讀者群體來說是非常有價值的。