資訊理論與編碼（第二版）(2022年清華大學出版社出版的圖書)

內容簡介

本書對資訊理論的基本概念（熵、平均互信息量、信道容量、信息率失真函式）以及與此相對應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）做了系統的介紹，並以資訊理論為基礎，介紹了信源編碼、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套用和編程實現也做了簡單介紹。最後，對相關領域的發展進行了概述和展望，在附錄中還給出了一些科研與創新的相關經驗。

本書注重啟發式教學和創新能力的培養，對難以理解的資訊理論與編碼的關鍵性問題給出了思考提示。在編寫方式上進行了創新，採用不同字型區分不同內容，為讀者留出了創新空間。本書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和研究生的教學，也適合作為教學、科研和工程的參考。

圖書目錄

《資訊理論與編碼（第二版）》目錄

第1章緒論

1.1信息技術的優勢及其帶來的根本變革

1.2資訊理論與編碼的基本概念

1.2.1信息的一般概念

1.2.2香農的信息定義

1.2.3信息的其他定義

1.2.4資訊理論與編碼技術的發展歷程

1.2.5香農的生平和學術風格

1.2.6若干基本問題及其錦囊

1.3數字通信系統模型

1.3.1信息源

1.3.2編碼器

1.3.3信道

1.3.4解碼器

1.3.5信宿

1.4資訊理論與編碼理論研究的主要內容和意義

1.4.1資訊理論研究的主要內容

1.4.2香農資訊理論對信道編碼的指導意義

1.4.3香農資訊理論對信源編碼的指導意義

1.4.4香農資訊理論對加密編碼的指導意義

1.5香農資訊理論的重要觀點與方法

1.5.1形式化假說

1.5.2非決定論

1.5.3不確定性

1.6全程思考題

思考題與習題

第2章信源及信息度量

2.1信源的數學模型和分類

2.1.1離散無記憶信源362.1.2離散有記憶信源

2.1.3馬爾可夫信源

2.1.4連續信源

2.2離散信源熵和互信息

2.2.1自信息量

2.2.2信源熵

2.2.3條件熵

2.2.4聯合熵

2.2.5熵的性質

2.2.6互信息與平均互信息量

2.2.7互信息與平均互信息量的性質

2.2.8數據處理中信息的變化

2.2.9相關公式的理解和記憶

2.3離散序列信源的熵

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

2.3.3馬爾可夫信源的序列熵

2.4連續信源的熵和互信息

2.4.1幅度連續的單個符號的信源熵

2.4.2波形信源熵

2.4.3最大熵定理

2.5冗餘度

2.6最大熵原理

2.7關於熵的概念理解與題意解讀

思考題與習題

第3章信道及其容量

3.1信道的數學模型與分類

3.1.1信道的分類

3.1.2信道的數學模型與參數

3.2信道疑義度與平均互信息量

3.3信息傳輸率與信道容量

3.4離散單個符號信道的信道容量

3.4.1特殊離散信道

3.4.2對稱DMC信道

3.4.3準對稱DMC信道

3.4.4具有可逆矩陣的信道

3.4.5一般DMC信道

3.5離散無記憶序列信道的信道容量

3.6串聯信道和並聯信道的信道容量

3.6.1串聯信道及其信道容量

3.6.2並聯信道及其信道容量

3.7連續信道及其容量

3.7.1連續單符號加性信道

3.7.2多維無記憶加性連續信道

3.7.3限時限頻限功率的加性高斯白噪聲信道

3.8信源與信道的匹配

3.9信道編碼定理簡介

思考題與習題

第4章無失真信源編碼

4.1編碼器和相關概念

4.1.1碼的分類

4.1.2碼樹

4.1.3克拉夫特不等式

4.2定長編碼

4.3變長編碼

4.3.1編碼空間

4.3.2香農碼

4.3.3費諾碼

4.3.4哈夫曼碼

4.4其他基於統計的信源編碼實用方法

4.4.1遊程編碼

4.4.2算術編碼

4.5通用編碼

4.5.1LZ77與LZSS編碼

4.5.2LZ78與LZW編碼

4.5.3常用壓縮檔案格式

思考題與習題

第5章信息率失真函式與限失真編碼

5.1失真測度

5.1.1系統模型

5.1.2失真度和平均失真度

5.2信息率失真函式及其性質

5.2.1信息率失真函式的定義

5.2.2信息率失真函式的性質

5.3離散無記憶信源的信息率失真函式

5.3.1離散無記憶信源的信息率失真函式

5.3.2連續無記憶信源的信息率失真函式

5.4保真度準則下的信源編碼定理

5.4.1失真ε典型序列

5.4.2保真度準則下信源編碼定理的證明

5.4.3保真度準則下信源編碼逆定理證明

5.5限失真信源編碼定理的實用意義

5.6限失真信源編碼

5.6.1矢量量化編碼

5.6.2預測編碼

5.6.3變換編碼

思考題與習題

第6章信道編碼

6.1信道編碼的概念

6.1.1差錯控制的基本方式

6.1.2信道編碼的分類

6.1.3與糾錯編碼有關的基本概念

6.1.4糾錯與檢錯原理

6.1.5糾錯方法

6.2線性分組碼

6.2.1線性分組碼的數學基礎

6.2.2線性分組碼的基本概念

6.2.3生成矩陣和一致校驗矩陣

6.2.4線性分組碼的糾錯能力與碼最小距離的關係

6.2.5伴隨式及標準陣列解碼

6.2.6漢明碼

6.3循環碼

6.3.1循環碼的多項式描述

6.3.2循環碼的生成矩陣

6.3.3系統循環碼

6.3.4循環碼的解碼

6.4卷積碼

6.4.1卷積碼的基本概念和描述方法

6.4.2卷積碼的最大似然解碼——維特比（Viterbi）算法

6.5編碼與調製的結合——TCM碼

6.6有套用前景的糾錯碼

6.6.1乘積碼與級聯碼

6.6.2Turbo碼

6.6.3低密度奇偶校驗碼LDPC

6.6.4極化編碼

6.6.5空時碼與MIMO

思考題與習題

第7章加密編碼

7.1密碼學概述

7.1.1基本專業術語

7.1.2加密編碼算法分類

7.1.3密碼分析及其分類

7.1.4密碼系統的安全性及其分類

7.1.5加密編碼的發展歷程

7.2加密編碼中的資訊理論分析

7.2.1加密編碼中的熵概念

7.2.2密碼系統的自由度

7.2.3唯一解距離與理想保密

7.2.4完善保密與一次一密體制

7.2.5具有誤導功能的低密鑰可信度加密算法

7.2.6多重不確定的密碼算法

7.3古典密碼及近代密碼

7.3.1常見古典密碼

7.3.2古典密碼的分析

7.3.3近代密碼

7.4現代密碼學

7.4.1對稱加密算法

7.4.2公鑰加密算法

7.4.3Hash函式

7.4.4國密標準

7.5密碼學的其他分支簡介

7.5.1特殊數字簽名

7.5.2零知識證明

7.5.3秘密共享

7.5.4秘密分割

7.5.5閾下信道

7.5.6比特承諾

7.5.7不經意傳輸

7.6密碼學理論及套用展望

7.6.1量子密碼學

7.6.2同態加密

7.6.3數字著作權保護技術

7.6.4可搜尋加密

7.6.5區塊鏈

7.6.6後量子密碼

7.6.7代理重加密

思考題與習題

第8章香農資訊理論的局限性與發展展望

8.1資訊理論現實套用的局限性

8.2資訊理論中表征、參數和模型的制約

8.2.1成也模型，敗也模型

8.2.2機率論的局限性

8.2.3參數的有限性制約

8.2.4信息量對條件的相對性

8.2.5資訊理論中研究對象的確定性

8.3廣義信息理論概述

8.4信息的相對性與可靠性

8.4.1信息的可靠性

8.4.2信息的相對性

8.5資訊理論發展展望

8.5.1資訊理論與人工智慧的融合

8.5.2量子資訊理論

8.5.3信息的表達能力

8.5.4信息的複雜關聯性

8.6創新啟示

思考題與習題

第9章資訊理論與編碼技術的實現與套用

9.1密碼算法編程實現指引

9.2壓縮編程實現指引

9.3字元編碼

9.3.1ASCII碼

9.3.2ANSI編碼

9.3.3MBCS

9.3.4CodePage

9.3.5Unicode編碼

9.3.6Base64編碼

9.4圖形碼

9.4.1條形碼

9.4.2二維碼

9.5常用密碼系統

9.5.1PGP

9.5.2加密檔案系統EFS

9.5.3Bitlocker

9.5.4Truecrypt和VeraCrypt

9.5.5其他套用軟體附帶的加密功能

9.6常用壓縮標準與軟體

9.6.1常用壓縮軟體和壓縮檔案特徵

9.6.2常用媒體檔案的有損壓縮標準

9.6.3常用媒體檔案格式與擴展名的對應關係

9.7信息技術下的盈利模式

思考題與習題

附錄寄語及學習研究的經驗和方法分享/

參考文獻/345

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