信息处理与编码

第一篇　信息论基础

第1章　无失真信源与信息熵

1.1　信源特性与分类

1.1.1　信源的统计特性

1.1.2　信源的描述与分类

1.2　离散信源的信息熵

1.2.1　信息熵和信息量的基本概念

1.2.2　熵的数学性质

*1.2.3　熵的公理化结构

1.3　离散序列信源的熵

1.3.1　离散无记忆信源的序列熵H(U)与消息熵HL(U)

1.3.2　离散有记忆信源的序列熵H(U)与消息熵HL(U)

1.4　互信息

1.4.1　单个消息的互信息

*1.4.2　消息序列的互信息I(U；V)

1.4.3　信息不增性原理

1.5　冗余度

1.6　连续信源的熵与互信息

习题

第2章　限失真信源与信息率失真函数

2.1　引言

*2.2　R(D)函数的性质

2.3　离散信源R(D)函数的计算

2.3.1　等概率对称性失真信源R(D)函数的计算

*2.3.2　一般情况下的参量表达式

*2.3.3　R(D)函数的迭代算法

2.4　连续(模拟)信源的信息率失真函数R(D)

习题

第3章　信道与信道容量

3.1　信道的分类与描述

3.1.1　信道的分类

3.1.2　信道描述

3.2　无干扰离散信道

3.3　离散单个消息(符号)信道及其容量

*3.4　离散消息序列信道及其容量

*3.4.1　无记忆离散消息序列信道

*3.4.2　有记忆离散消息序列信道

3.5　连续信道及其容量

3.5.1　连续单个消息信道及其容量

3.5.2　一般迭加性干扰的单消息连续信道

3.5.3　限时限频限功率的白色高斯噪声信道

*3.5.4　有公共约束的连续消息序列信道

3.6　信道容量代价函数C(F)及信道冗余度

3.6.1　信道容量代价函数C(F)

3.6.2　信道冗余度

3.7　多用户信道

3.7.1　引言

3.7.2　多址信道

*3.7.3　广播信道

*3.7.4　相关信源的多用户信道

习题

第二篇　信息处理的实现方法

第4章　信息与通信系统的优化

4.1　信息与通信系统的物理和数学模型

4.2　信息与通信系统的单指标优化

习题

第5章　信源编码

5.1　无失真信源编码

5.1.1　等长编码定理

5.1.2　变长编码定理

5.1.3　最佳变长编码--哈夫曼编码

*5.1.4　算术编码

*5.2　限失真信源编码定理

5.3　矢量量化编码

*5.3.1　最佳标量量化编码

*5.3.2　矢量量化编码

5.4　预测编码

5.4.1　预测编码的基本原理

5.4.2　预测编码的基本类型

5.5　变换编码

5.5.1　正交变换的基本数学知识

5.5.2　几种主要变换编码

*5.5.3　小波变换编码

5.6　传真编码

5.6.1　文件传真的基本特性

*5.6.2　三、四类传真机的实用化压缩编码

5.7　语音压缩编码

5.7.1　波形编码ADPCM基本原理

5.7.2　参量编码的线性预测编码器LPC

5.7.3　混合编码的各类方法

*5.7.4　低延迟码激励线性预测(LD-CELP)编码器

*5.7.5　共轭结构--代数码激励线性预测编码器

*5.7.6　第三代移动通信中的语音编码

5.7.7　宽带语言编码

5.8　图像编码

5.8.1　第一代视频压缩编码

5.8.2　第二代视频压缩编码

5.8.3　新一代视频编码标准

习题

第6章　密码

6.1　密码学的基本概念

6.2　保密学的理论基础

6.3　序列(流)密码

6.4　分组(块)密码

6.5　公开密钥密码

6.6　认证系统

6.7　模拟消息加密体制

*6.8　GSM的鉴权与加密

习题

第7章　信道编码

7.1　信道编码的基本概念

7.2　线性分组码

7.2.1　线性分组码的基本概念

7.2.2　生成矩阵和监督矩阵

7.2.3　对偶码

7.2.4　系统码的编码与译码

7.2.5　汉明码

7.3　循环码

7.3.1　循环码的基本概念

7.3.2　循环码的生成多项式和生成矩阵

7.3.3　循环码的监督多项式和监督矩阵

7.3.4　编码与译码电路

7.3.5　循环码的增长与缩短

7.3.6　循环冗余校验

7.4　BCH码

7.5　卷积码

7.5.1　卷积码编码

7.5.2　卷积码的译码

*7.5.3　卷积码的距离特性

7.6　纠正突发错误码

7.7　交织码

7.8　级连码

*7.9　信道编码的性能界限

*7.9.1　信道编码定理

*7.9.2　信道编码的构造性能界限

7.10　近仙农限的信道编码

7.10.1　产生背景

7.10.2　Turbo码编、译码结构

7.10.3　LDPC码

7.11　高效率信道编码TCM

7.11.1　TCM提出的背景

7.11.2　两类距离的概念

7.11.3　Ungerboeck子集划分理论

7.11.4　TCM的实现

7.11.5　TCM的应用

习题

附录　习题参考答案

《信息处理与编码（第3版）》重点介绍信息处理的理论基础以及实现的原理与方法。

《信息处理与编码（第3版）》分两篇，共计7章。其中第一篇重点讨论信息处理的理论基础信息论；内容分为3章：无失真信源与信源熵，限失真信源与信息率失真函数，信道与信道容量。第二篇主要讨论信息与通信系统中信息处理的主要原理、手段与方法；内容分为4章：信息与通信系统的优化，信源编码，密码，信道编码。

本书在原版本的基础上增加了部分内容，并根据广大读者的要求，对书中的所有习题(除第4章)都提供了参考答案。全书概念清晰、文字流畅、深入浅出。

本书作为教育部理工类重点教材，供信息工程、通信工程以及其相关专业使用，亦可作为信息、通信、电子等部门教学、科研以及工程技术人员的参考用书。

《信息处理与编码（第3版）》引用信息论的基本观点，重点探讨了在信息与通信系统中的不同性能指标要求下的优化理论、优化措施、实现原理，并着重介绍一些先进的信息处理方法。本书第一篇，即前3章为理论基础，主要介绍信息的基本理论与基本概念：信息熵、互信息、信息率失真函数R(D)函数，信道容量以及它们的性质与计算。这一部分也可以作为单独的一门专业基础科“信息论基础”开设。本书的第二篇，即后4章则侧重于应用，主要介绍信息与通信系统中的优化以及其实现手段与方法。其中的第4章着重从系统的总体上讨论系统的优化，它是本书承上启下的部分。第5章介绍提高系统有效性的信源编码，包括信源编码定理、无失真的统计匹配编码、解除相关性的预测编码与变换编码，以及实用性的传真游程编码、话音编码与图像编码等。第6章介绍提高系统安全性的密码，包括仙农密码定理与保密理论、经典保密、序列（流）加密、分组（块）加密，并且简介了双钥体制中的公开密钥与认证技术等。第7章介绍了提高系统可靠性的信道编码，包括信道编码定理、分组码的基本理论与方法、卷积吗的基本理论与方法，以及交织技术、级连码、信道编码的构造性能界限等。

《信息处理与编码（第3版）》的第三版修订了一些错误，增加了话音编码、图像编码方法和技术的一些最新成果，增加了密码和信道编码的新的进展和相关技术。为了适应本科与研究生不同层次以及不同专业及专业化的需求，将内容分为基本内容与提高部分两个层次。一些较深的章节均加“*”以示区别，已备选择。

本书作为教材，在每个章节后面还配有习题，并附习题解答。