信 息 论 与 编 码(第二版) - 中国高校教材图书网
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书名： |
信 息 论 与 编 码(第二版)
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| ISBN： | 978-7 - 5606 - 2566 - 9 |
条码： | |
| 作者： |
邓家先 肖 嵩 严春丽
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装订： | 平装 |
| 印次： | 1-1 |
开本： | 16开 |
| 定价： |
￥31.00
折扣价：￥29.45
折扣：0.95
节省了1.55元
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字数： |
447千字
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| 出版社： |
西安电子科技大学出版社 |
页数： |
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| 发行编号： | 2858002-3 |
每包册数： |
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| 出版日期： |
2011-06-01 |
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| 内容简介： |
本书重点介绍了信息论的基础知识和信源、信道编码理论及编码技术，同时还介绍了信息论的最新研究成果——网络编码的基本理论及应用。全书共10章，第1~7章在介绍信息度量的基础上，重点阐述了无失真信源编码理论、限失真信源编码理论、信道编码理论以及信源编码技术、信道编码技术的基本知识； 第8～10章在介绍网络编码的基础理论——图论的基础上阐述了网络编码的基本原理及其在P2P、无线网络以及网络安全等方面的应用。
本书注重阐述概念以及相关的物理意义，使用较多的例题和示意图阐述基本概念、基本理论和基本分析方法， 减少了繁杂的公式证明。另外还对编码中面临的实际问题进行了分析，以帮助读者加深理解。
本书既可以作为信息工程、通信工程及相关专业的本科生和研究生教材，也可以作为相关专业技术人员的参考书。
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| 作者简介： |
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| 章节目录： |
第1章 绪论 1
1.1 信息论的形成与发展 1
1.2 通信系统的模型 2
1.3 信息论研究的内容 4
第2章 信源与信源熵 7
2.1 信源的数学模型和分类 7
2.1.1 信源输出的消息由随机变量描述 8
2.1.2 信源输出的消息由随机矢量描述 9
2.2 离散信源的熵与互信息 12
2.2.1 非平均信息量 12
2.2.2 平均信息量 18
2.3 熵的性质 27
2.4 离散信源序列的熵 31
2.4.1 消息序列信息量的一般表达式 31
2.4.2 离散无记忆信源的熵 32
2.4.3 离散有记忆信源的熵 33
2.4.4 马尔可夫信源的熵 40
2.5 连续信源的熵与互信息量 43
2.5.1 幅度连续单个符号信源 43
2.5.2 波形信源 45
2.5.3 最大熵定理 46
2.6 信源相关性与冗余度 47
小结 48
习题 49
第3章 信道与信道容量 52
3.1 信道分类 52
3.2 单符号离散信道及其容量 53
3.2.1 数学模型 53
3.2.2 信道容量 55
3.2.3 离散信道容量的迭代算法 65
3.3 离散序列信道及其容量 70
3.4 信源与信道的匹配 73
3.5 连续信道及其容量 73
3.5.1 连续单符号加性信道 74
3.5.2 多维无记忆加性连续信道 75
3.5.3 加性高斯白噪声波形信道 78
小结 80
习题 80
第4章 离散信源编码理论 82
4.1 信源编码的基本概念 82
4.2 渐近等同分割性 84
4.3 信源无失真编码 87
4.4 信息率失真函数及性质 96
4.4.1 失真测度 96
4.4.2 信息率失真函数的定义 100
4.4.3 信息率失真函数的性质 101
4.5 信息率失真函数的计算 106
4.6 信息率失真函数的迭代算法 113
4.7 香农第三定理 114
小结 116
习题 117
第5章 信源编码技术 119
5.1 最佳变长编码 119
5.1.1 香农码 119
5.1.2 费诺码 121
5.1.3 哈夫曼码 122
5.2 编码的实现 125
5.3 编码方法简介 128
5.3.1 游程编码 128
5.3.2 算术编码 130
5.4 变换编码 134
5.4.1 变换的基本原理 134
5.4.2 常用变换 135
5.5 现代静态图像编码技术 142
5.5.1 编码原理 142
5.5.2 编码效率 143
5.5.3 一般框架 143
5.5.4 EZW算法 144
5.5.5 SPIHT算法 146
5.5.6 图像压缩国际标准JPEG2000 148
5.6 星载图像压缩系统设计 153
5.6.1 小波变换的硬件实现 154
5.6.2 SPIHT的硬件实现 155
5.6.3 JPEG2000的硬件实现 156
小结 158
习题 158
第6章 有噪离散信道编码 161
6.1 差错及差错控制系统的分类 161
6.2 纠错码的基本概念 164
6.3 译码规则 167
6.3.1 两种译码规则 167
6.3.2 错误译码概率 169
6.3.3 费诺不等式 172
6.4 联合典型序列与联合渐进等分割定理 174
6.5 香农第二定理 176
6.5.1 有噪信道编码定理 176
6.5.2 错误概率的上界 179
小结 180
习题 180
第7章 信道编码技术 182
7.1 线性分组码 182
7.1.1 生成矩阵和校验矩阵 184
7.1.2 一些特殊的线性分组码 187
7.1.3 循环码 189
7.1.4 BCH码与RS码 196
7.1.5 线性分组码的硬判决译码 197
7.2 卷积码 201
7.2.1 卷积码编码及描述方式 202
7.2.2 维特比译码 205
7.2.3 卷积码译码错误概率分析 210
7.2.4 删余卷积码 214
7.2.5 码率匹配删余卷积码(RCPC) 215
7.3 TCM码与级联码 216
7.3.1 TCM码 216
7.3.2 级联码 218
7.4 Turbo码和LDPC码 220
7.4.1 Turbo码 220
7.4.2 LDPC码 224
小结 226
习题 227
第8章 图论基础 229
8.1 图的基本概念 229
8.1.1 图中常用术语定义[JY。]229
8.1.2 图的同构 232
8.1.3 道路和回路 232
8.2 树与图的生成树 234
8.3 割集 235
8.3.1 割集定义 235
8.3.2 割集的性质 235
8.4 网络流 236
8.4.1 基本概念 236
8.4.2 切割 237
8.5 极大流-极小割定理 239
8.6 确定极大流的标记算法 240
8.8 最佳路径问题 243
8.9 图论在通信网络中的应用 246
小结 247
习题 248
第9章 网络编码理论 250
9.1 网络编码理论简介 250
9.1.1 网络编码理论的提出 250
9.1.2 网络编码的基本概念 250
9.1.3 网络编码研究现状 251
9.2 网络编码性能分析 253
9.2.1 网络编码的增益 253
9.2.2 网络编码复杂度分析 254
9.2.3 网络编码对组播通信性能的影响 255
9.3 网络编码的基本原理 257
9.3.1 网络编码模型 257
9.3.2 线性网络编码 259
9.3.3 随机网络编码 261
9.4 网络编码的构造算法 261
9.4.1 集中式网络编码算法 261
9.4.2 分布式(随机)网络编码算法 269
小结 271
习题 272
第10章 网络编码的应用 273
10.1 网络编码在P2P（对等）网络中的应用 273
10.1.1 P2P的基本概念 273
10.1.2 P2P应用实例——Avalanche 275
10.2 网络编码在无线网络中的应用 277
10.2.1 网络编码在无线自组织网络中的应用 277
10.2.2 网络编码在无线网状网络中的应用 278
10.2.3 网络编码在无线传感器网络中的应用 280
10.3 网络编码在安全方面的应用 282
10.3.1 网络安全编码的提出及发展现状 282
10.3.2 基于计算复杂性理论的网络安全编码 282
10.4 网络编码在其他方面的应用 289
小结 290
习题 291
参考文献 292
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| 精彩片段： |
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| 书 评： |
第 一 版 前 言
信息论与编码是信息、通信、电子工程类专业的基础。科学技术的发展和工程应用的实际需要都要求信息类专业的学生和科技人员掌握必要的信息论与编码方面的相关知识。
编码技术的基本理论就是信息论。信息论的内容具有很强的理论性。现有的一些教材主要侧重信息理论，对信息论中诸多理论进行阐述，并进行繁琐的公式证明，然而由于理论基础的限制，要求信息类的本科生和相关专业的工程技术人员系统地理解和掌握信息论是不现实的，也是不必要的，而对于相关专业的研究生而言，则仅需要初步掌握信息论与编码的基本理论。因此需要一本介绍信息论、信源编码、信道编码的基本知识且与实际应用相结合的书籍。
本书介绍信息论与编码知识，重点介绍信源编码、信道编码的编码理论和编码技术，不追求过多的公式证明，而注重介绍与编码理论和编码技术密切相关的重要内容以及相关公式证明，并在此基础上，强调对相关内容的理解和解决问题的基本方法。为此，本书安排如下：
第1章是绪论，介绍了信息论的形成与发展以及通信系统的基本模型。
第2章从信息的度量出发，主要介绍了离散无记忆信源熵的定义； 讨论了各种熵之间的关系及计算方法，并从信源编码、信道编码等角度阐述了各种熵的意义，为后续编码理论的学习奠定了基础，还将有关结论推广到离散信源序列和马尔可夫信源等情况。
第3章讨论信道和信道容量。主要阐述了对称信道的信道容量、最佳分布计算、一般离散信道的信道容量计算、离散信道容量的迭代算法，介绍了连续信道及其容量，并给出了相关结论。
第4章讨论离散信源编码理论，即无失真编码定理(也称为香农第一定理)和限失真编码定理(也称为香农第三定理)。介绍了编码的基本概念，阐述了离散信源的无失真编码理论和信息
率失真理论。
第5章讨论信源编码技术。首先介绍了几种变长码编码方法和信源编码具体实现方法，以及实际信源编码过程中面临的问题和几种实用的编码单元； 其次介绍了变换编码的基本概念、工程中经常使用的离散余弦变换和小波变换及几种现代静态图像编码算法。
第6章讨论信道编码的基本理论。介绍了分组码、卷积码等有关的概念，重点讨论了最大后验概率译码和最大似然译码； 鉴于无论采用什么译码方法都有可能产生译码错误，又对译码
错误概率进行了分析； 最后介绍了联合典型序列和联合渐进等分割定理，给出了香农第二定理，该定理是信道编码的理论基础。
第7章讨论信道编码技术。阐述了分组码的基本概念和设计方法，重点讨论了循环码的特点、设计方法以及分组码的硬判决解码算法； 讨论了卷积码的基本原理、表示方法以及维特比译码的基本原理和算法。
本书注重基本概念、基本理论和基本分析方法的阐述，辅以例题和图加以说明，力求概念清晰、物理意义明确，不追求繁琐的公式证明。力争使读者研读本书后概念清晰，理解信息论的基本理论和编码技术基本知识，并能够将其应用于实际工作中。
本书由国家自然科学基金重点项目(60532060)资助。
限于编者水平，书中难免存在一些缺点和错误，殷切希望广大读者批评指正。
编 者
2007年2月
第 二 版 前 言
信息论与编码是信息、通信、电子工程类专业的基础。科学技术的发展和工程应用的实际需要都要求信息类专业的学生和科技人员掌握必要的信息论和编码方面的相关知识。
编码技术的基本理论是信息论。信息论的内容具有很强的理论性。现有的一些教材主要侧重信息理论，对信息论中诸多理论进行了阐述，并进行繁琐的公式证明。然而由于理论基础的限制，要求信息类的本科生和相关专业的技术人员系统地理解和掌握信息论是不现实的，也是不必要的，而对于相关专业的研究生而言，则仅需要初步掌握信息论与编码的基本理论。因此需要一本介绍信息论、信源编码、信道编码的基本知识且与实际应用相结合的书籍。
本书在第一版的基础上增加了网络编码的基本理论及应用方面的内容，即第8~10章，并对前7章部分内容进行了修改。
本书从两个方面介绍了信息论与编码知识，一方面重点介绍了信源编码、信道编码的编码理论和编码技术，另一方面介绍了信息论的最新研究成果——网络编码的基本理论及应用。本书不追求过多的公式证明，而注重介绍与编码理论和编码技术密切相关的重要内容以及相关公式证明，在此基础上，强调对相关内容的理解和解决问题的基本方法。为此，本书安排如下：
第1章是绪论，介绍信息论的形成与发展以及通信系统的基本模型。
第2章从信息的度量出发，主要介绍了离散无记忆信源熵的定义； 讨论了各种熵之间的关系及计算方法，并从信源编码、信道编码等角度阐述了各种熵的意义，为后续编码理论的学习奠定了基础，还将相关结论推广到离散信源序列和马尔可夫信源等情况。
第3章讨论信道和信道容量。主要阐述了对称信道的信道容量、最佳分布计算、一般离散信道的信道容量计算、离散信道容量的迭代算法； 介绍了连续信源及其信道容量，并给出了相关结论。
第4章讨论离散信源编码理论，即无失真编码定理（也称香农第一定理）和限失真编码定理（也称香农第三定理）。介绍了编码的基本概念，阐述了离散信源的无失真编码理论和信息率失真理论。
第5章讨论信源编码技术。首先介绍了几种变长编码方法和信源编码的具体实现方法，以及实际信源编码过程中面临的问题和几种实用的编码单元； 其次介绍了变换编码的基本概念、工程中经常使用的离散余弦变换和小波变换及几种现代静态图像编码算法。
第6章讨论有噪离散信道编码的基本理论。介绍了分组码、卷积码等有关的概念，重点讨论了最大后验概率译码和最大似然译码； 鉴于无论采用什么译码方法都有可能产生译码错误，故对译码错误概率也进行了分析； 最后介绍了联合典型序列和联合渐进等分割定理，给出了香农第二定理，该定理是信道编码的理论基础。
第7章讨论信道编码技术。阐述了分组码的基本概念和设计方法，重点讨论了循环码的特点、设计方法以及分组码的硬判决译码算法； 讨论了卷积码的基本原理、表示方法以及维特比译
码的基本原理和算法。
第8章讨论网络编码的基础理论——图论的基础知识。介绍了图论的基本概念、最短路径问题，重点讨论了与网络编码有关的极大流-极小割定理，以及极大流的计算方法。
第9章讨论有向无环网络的网络编码基本原理。介绍了网络编码的发展历史与现状、基本概念及原理、性能分析以及常用的网络编码构造算法； 重点介绍了网络编码的构造算法，即集中式网络编码算法中的指数时间算法和多项式时间算法，以及分布式网络编码算法中的随机网络编码算法。
第10章讨论网络编码的应用。阐述了BT及Avalanche传输原理及安全网络编码等基本概念； 介绍了网络编码在P2P、无线网络以及网络安全等方面的应用，并重点介绍了Avalanche传输方法以及安全网络编码中的数字签名方法。
本书注重基本概念、基本理论和基本方法的阐述，辅以例题和图加以说明，力求概念清晰、物理意义明确，不追求繁琐的公式证明。力争使读者研读本书后概念清晰，理解信息论的基本理论和编码技术的基本知识，并能够将其应用于实际工作中。
本书得到了国家自然科学基金项目（ 60702058和60832001）的资助。
限于编者水平，书中难免存在不足之处，殷切希望广大读者批评指正。
编 者
2010年12月
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