信息论与编码(第2版)_傅祖芸,赵建中　编著_9787121226700

本书系统地论述信息论与纠错编码的基本理论。共有9章，内容包括：信息的定义和度量,离散信源和连续信源的信息熵，信道和信道容量，平均失真度和信息率失真函数，三个香农信息论的基本定理：无失真信源编码定理、限失真信源编码定理和信道编码定理，若干种常见实用的无失真信源压缩编码的方法，以及信道纠错编码的基本内容和分析方法。
　　本书深入浅出、概念清晰、系统性和可读性强。

第二版前言
　　本书为“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”。
　　信息论与编码是一门应用概率论、随机过程和数理统计等方法来研究信息的存储、传输、处理、控制和利用的一般规律的科学。它主要研究如何提高信息系统的可靠性、有效性、保密性和认证性，以使信息系统最优化。自20世纪中叶香农信息论问世以来，信息理论本身得到不断发展和深化，尤其是在这个理论指导下，信息技术也得到飞快发展。这又使对信息的研究冲破了香农狭义信息论的范畴，几乎渗透到自然科学与社会科学的所有领域，从而形成了一门具有划时代意义的新兴学科——信息科学。所以信息论是信息科学发展的源泉，也是信息科学的基础理论。
　　当人类迈入21世纪——高度信息化时代以来，移动通信、互联网通信、多媒体技术、计算机技术、空间技术等信息技术出现了超出人们想象的、前所未有的发展速度。在这些领域中，只要涉及信息的存储、传输和处理的问题就要用到香农信息论的理论——无失真通信的传输速率极限（即香农极限）、无失真和限失真信源编码理论（即数据压缩原理）和信道编码理论（即纠错码理论）等。甚至日常生活娱乐中如数字激光影碟机、数字家庭音像系统等都普遍采用了纠错码技术和数据压缩技术。所以，现在人们对于信息论的基本理论已不再感到陌生、抽象和难以理解和掌握，也越来越感到学习和掌握信息理论的必要和重要。
　　在这种形势下，各高校的热门专业“信息工程技术专业”也得到快速发展，专业的知识结构也做了相应调整，都先后开设了“信息论与编码”的有关课程，作为本科生、研究生必修的专业基础课。与此同时，于1998年以来，全国几百所高校先后在理学院(或数学系)内新增设了“信息与计算科学专业”，报考这一专业的学生也与日俱增。根据2005年教育部下发的“信息与计算科学专业”的教学规范，“信息与计算科学专业”就是要培养具有良好的数学基础和数学思维能力，掌握信息或计算科学的基本理论、方法与技能，能解决信息科学技术和信息工程计算中实际问题的高级理论研究型人才和技术型人才。无可置疑，信息论与编码理论必然是此专业的必修基础课之一。
　　“信息论与编码”是一门既具有广泛的数学理论与知识，又有实际工程背景的课程，两者缺一不可。对信息工程技术类专业的学生来说，他们具有一定的通信、电子和计算机方面的实际工程知识，虽然已有一定的数学基础，但学生普遍对繁杂的数学公式感到困难而望而止步。对数学系信息与计算科学专业的学生来说，虽然他们具有较好的数学基础和数学思维能力，但更突出的是缺乏通信、电子等方面的实际工程知识。
　　针对上述情况，依据作者多年在信息论与编码方面的教学和科研经验及近年来对“信息与计算科学专业”的学生讲授“信息论与编码”课的教学实践总结，我们反复商讨，决定以《信息论——基础理论与应用》（第三版）［15］一书为蓝本，基本保留原有体系，删去一些对本科生来说较深的内容，以及在后续课程中将要讲述的内容，增加压缩编码和纠错码的内容，终而编写成本书，以期能适应不同专业的需求。
　　本书主要是系统地介绍香农（Shannon）信息论和编码理论。全书注重基本概念、基本定理和基本分析方法的论述，并列举许多例题，结合实例建立概念和数学模型，给出详细的、必要的数学推演过程和证明，力求物理概念清晰，逻辑性、系统性强，数学结构严谨完整又避免纯数学的枯燥乏味。在内容的编排上，力求由浅入深、循序渐进，合理而系统地安排章节。全书力求做到既有实际应用背景，又有清晰的数学概念和数学思想。
　　全书共分9章。第1、2、3、4章是全书的基础。首先阐述信息的概念，引出香农信息的定义，信息论研究的目的、内容。在这基础上讨论各类离散信源、连续和波形信源的信息测度——信息熵及离散信道、连续和波形信道的信息传输率与信道容量。第5、6、7章主要论述香农信息论的三个基本定理——离散信源的无失真编码定理、有噪信道编码定理及限失真信源编码定理。此部分内容是香农信息论的核心部分。第8章介绍若干种常见实用的无失真信源压缩编码方法。第9章在给出必要的数学知识基础上，论述信道纠错编码的基本内容和分析方法及一些主要的信道编码方法。为帮助读者掌握分析和解决问题的能力，各章配有大量的习题。书后的附录，为读者提供了所需的一些数学基础知识。读者在学习本书前，最好请先阅读附录B，以便对随机过程知识有个初步的概念。为配合本书的学习和解题，作者编写出版了《信息论与编码学习辅导及习题详解》［27］一书，可供读者学习使用。
　　全书在三个定理证明上采用了统一的弱ε典型序列的分析方法，使定理证明简捷明了。但这些章节均标以 “*”号出现。书中标有“*”的章节和小字体部分均属于严格的数学证明或加深、加宽的内容。各高校、各专业可根据学时的多少或学生的知识程度适当取舍，省略“*”的章节和小字体部分。省略后并不影响全书的系统性、逻辑性和可读性。所以本书可作为数学系信息与计算科学专业的教材，也可作为信息与通信工程技术相关专业的教材。
　　本书由傅祖芸主编，第8章字典码一节、第9章和部分附录由赵建中编写，并由傅祖芸负责全书的修改和统编。孙建京、路而红、刘泉、彭一凡、陈立、陈元熹、赵黎明、赵悦、施燕琼、高兰等同志参与了审稿、绘图、誊抄等大量工作，张晋民对全书进行审校,在此表示衷心的感谢。
　　在本书的编写过程中，参阅了国内外一些经典著作，均列于参考书目中，在此谨向作者表示深切谢意。
　　电子工业出版社陈晓莉编审对本书的出版做了大量的工作并提出了宝贵的意见，使本书得以顺利出版，也在此深表感谢。
　　有关书中的不妥和错误之处，殷切希望广大读者予以批评指正。

　　作者
　　20１４年３月

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