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第1章 绪论1

1.1通信与信息的基本概念1

1.1.1消息和信号1

1.1.2信息2

1.2信息论及信息科学4

1.2.1信息科学的创立4

1.2.2信息科学与信息产业的发展4

1.3信息论的研究范畴6

1.3.1香农信息论（狭义信息论）6

1.3.2一般信息论7

1.3.3广义信息论7

本章小结8

习题8

第2章 信源描述及信息的度量9

2.1信源的数学模型及分类9

2.1.1离散信源9

2.1.2连续信源12

2.1.3平稳信源13

2.1.4自然语信源14

2.2信息的度量15

2.2.1度量信息的基本思路16

2.2.2自信息量与不确定度的关系17

2.3离散信源的信息熵17

2.3.1信源的信息熵17

2.3.2条件自信息量和条件熵19

2.4互信息量20

2.4.1互信息量20

2.4.2条件互信息量22

2.4.3平均互信息量23

2.4.4疑义度和噪声熵25

2.5数据处理中的信息变化26

2.5.1 n维随机变量的熵26

2.5.2 n维随机变量的信息传递27

2.5.3数据处理中的信息变化27

2.6 离散平稳信源28

2.7离散信源的熵和时间熵31

2.7.1离散信源的熵31

2.7.2离散信源的时间熵35

本章小结37

习题37

第3章 离散信源的信源编码41

3.1信源的冗余度41

3.2信源符号序列分组定理43

3.3信源编码模型及最佳编码45

3.3.1信源编码模型45

3.3.2最佳编码46

3.4变长码的信源编码48

3.4.1唯一可译码与即时码48

3.4.2 Kraft不等式49

3.4.3平均码长界定定理51

3.5等长码的信源编码定理53

3.6无失真信源编码55

3.6.1香农第一定理55

3.6.2香农编码57

3.6.3费诺编码58

3.6.4霍夫曼编码59

3.6.5算术编码61

3.6.6游程编码64

3.6.7 Lempe1-Ziv编码64

3.7信源编码的错误扩散66

本章小结67

习题67

第4章 离散信道的信道容量70

4.1信道的分类及数学模型70

4.1.1信道的分类70

4.1.2离散信道的数学模型70

4.2单符号离散信道的数学模型71

4.2.1二进制对称信道72

4.2.2二进制删除信道73

4.3单符号离散信道的信道容量74

4.3.1信息传输速率和信道容量74

4.3.2几种特殊离散信道的信道容量75

4.3.3独立并联信道的信道容量77

4.3.4串联信道的信道容量78

4.4多符号离散信道的信道容量80

4.4.1多符号离散对称信道的信道容量80

4.4.2离散无记忆扩展信道的信道容量81

本章小结83

习题83

第5章 有扰离散信道编码定理86

5.1译码准则86

5.1.1最小错误概率准则86

5.1.2最大似然译码准则88

5.2费诺不等式89

5.3汉明距离90

5.3.1错误概率与编码方法90

5.3.2汉明距离92

5.4有扰离散信道的信道编码定理93

本章小结98

习题99

第6章 连续信源和连续信道101

6.1连续消息的信息度量101

6.1.1连续信源的相对熵102

6.1.2几种典型连续信源的相对熵103

6.1.3连续消息的条件熵107

6.1.4连续消息的平均互信息量108

6.2最大相对熵定理109

6.2.1相对熵的性质109

6.2.2最大相对熵定理109

6.3熵功率112

6.3.1连续信源熵的变换112

6.3.2熵功率113

6.3.3熵功率不等式114

6.3.4噪声114

6.4香农信道容量公式115

6.4.1连续信道的信道容量115

6.4.2香农信道容量公式117

6.5连续信源编码118

6.5.1标量量化与理想接收机118

6.5.2矢量量化编码120

6.5.3预测编码121

本章小结123

习题123

第7章 信息率失真理论及其应用126

7.1失真度和平均失真度126

7.1.1失真度126

7.1.2平均失真度128

7.2信息率失真函数129

7.2.1保真度准则及D0失真许可的试验信道129

7.2.2信息率失真函数130

7.2.3信息率失真函数的性质132

7.3信息率失真函数的计算136

7.3.1误码失真条件下离散信源的信息率失真函数136

7.3.2离散信源的R（D）参量表示138

7.3.3连续信源的信息率失真函数141

7.4保真度准则下的信源编码定理142

7.5信息价值142

本章小结145

习题145

第8章 网络信息理论基础148

8.1多用户信息传输系统模型148

8.2多址接入信道及其信道容量149

8.2.1基本概念149

8.2.2二进制接入信道150

8.2.3 N进制接入信道152

8.2.4高斯加性多址信道153

8.2.5广播信道的信道容量153

8.3相关信源的基本理论156

8.3.1离散无记忆相关信源的编码定理156

8.3.2相关信源通过接入信道的传输定理157

8.3.3相关信源的边信息与公信息158

本章小结159

习题160

第9章 差错控制基础161

9.1差错控制的途径和基本方式161

9.1.1插入冗余度161

9.1.2差错随机化163

9.1.3参量权衡164

9.2纠错编码的基本概念164

9.2.1纠错编码的分类164

9.2.2纠错编码的基本概念166

9.3纠错编码的检、纠错能力169

9.4近世代数基础171

9.4.1整数171

9.4.2群172

9.4.3环173

9.4.4域174

9.4.5多项式环和域177

9.4.6 GF（2）的扩域GF（2m）178

9.4.7矢量空间182

本章小结183

习题183

第10章 线性分组码185

10.1线性分组码的基本概念185

10.1.1线性分组码的描述185

10.1.2生成矩阵和校验矩阵186

10.1.3系统码187

10.2线性分组码的编译码188

10.2.1线性分组码的编码188

10.2.2线性分组码的译码189

10.3线性分组码的纠、检错性能192

10.3.1线性分组码的距离与重量的关系192

10.3.2极大最小距离码（MDC）193

10.3.3伴随式译码的性能193

10.4汉明码和格雷码193

10.4.1完备码194

10.4.2汉明码194

10.4.3格雷码195

10.5循环码196

10.5.1循环码的定义与描述196

10.5.2循环码的生成矩阵和校验矩阵199

10.5.3循环码的编码200

10.5.4循环码的译码203

10.5.5循环码的缩短与扩展207

10.6 BCH码208

10.6.1 BCH码的编码209

10.6.2 BCH码的译码211

10.7 R-S码216

本章小结218

习题218

第11章 卷积码221

11.1基本概念221

11.2卷积码的编码221

11.2.1生成矩阵描述221

11.2.2多项式描述224

11.2.3状态图描述225

11.2.4树图描述226

11.3卷积码的译码227

11.3.1网格图227

11.3.2维特比译码228

11.3.3序列译码231

11.4卷积码的特性236

11.4.1卷积码的码率236

11.4.2卷积码的距离特性236

11.4.3恶性卷积码及译码的错误扩展238

本章小结238

习题239

第12章 纠突发错误码241

12.1纠突发错误码的基本概念241

12.2纠突发错误循环码243

12.2.1法尔码243

12.2.2交织码244

12.2.3伯顿码247

12.3纠突发错误循环码的译码248

12.4纠突发错误卷积码249

12.4.1纠突发错误卷积码的基本概念249

12.4.2卷积交织250

12.5纠突发和随机错误码251

12.5.1循环乘积码251

12.5.2级联码253

12.5.3 Turbo码254

本章小结256

习题257

第13章 保密通信基础258

13.1保密通信的技术体制及数学模型258

13.1.1加密和解密过程的模型258

13.1.2密码系统安全性259

13.1.3常规密码260

13.2信息保密技术的基础知识262

13.2.1基本度量262

13.2.2理想保密性263

13.2.3单一性距离264

13.3数据加密标准DES266

13.3.1技术基础266

13.3.2乘法密码系统267

13.3.3数据加密标准DES268

13.4流加密技术270

13.5公共密钥密码系统271

13.6 PGP标准273

13.6.1基本算法273

13.6.2私密密钥算法274

13.6.3会话密钥的加密274

13.6.4认证和签名275

13.7通信网络安全的加密方案276

13.7.1链路加密技术276

13.7.2端到端加密277

本章小结277

习题277

第14章 信息论的广泛应用280

14.1多媒体通信中的编译码技术280

14.1.1多媒体数据压缩编码技术280

14.1.2多媒体数据压缩国际标准JPEG及JPEG2000282

14.1.3多媒体会议系统中的信道编码技术284

14.2计算机网络通信中的编译码技术284

14.2.1数据链路控制规程中的差错控制技术285

14.2.2网络电话系统中的信息处理技术286

14.3信息论在数字移动通信中的应用287

14.3.1数字移动通信中的语音编码技术288

14.3.2 Turbo码在CDMA2000中的应用290

14.3.3 TD-SCDMA中的信道编码技术292

14.4信息论在宽带无线接入中的应用294

14.4.1蓝牙系统中的差错控制技术294

14.4.2 IEEE 802.11 WLAN中的编译码算法296

14.5信息论在其他领域的应用296

本章小结297

习题298

附录A缩略词299

常用符号301

参考文献302