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第1章 绪论1

1.1信息的基本概念1

1.1.1信息的一般概念1

1.1.2信息的特点和性质2

1.1.3香农信息的定义3

1.2信息论与编码理论的形成与发展4

1.3信息论与编码理论研究的内容8

1.3.1信息论与编码理论的研究对象8

1.3.2信息论与编码理论的研究范畴9

第2章 信源及信息测度11

2.1信源的分类及数学模型11

2.1.1信源的分类11

2.1.2单符号离散信源的数学模型12

2.1.3多符号离散信源12

2.1.4连续信源及波形信源13

2.2信息的度量——信息熵13

2.2.1无条件概率、联合概率与条件概率14

2.2.2自信息15

2.2.3互信息16

2.2.4信息熵18

2.2.5各熵之间的关系20

2.2.6信息熵的基本性质及定理20

2.2.7平均互信息及其特性22

2.3多符号离散平稳信源32

2.3.1消息序列的熵32

2.3.2离散平稳信源的数学模型33

2.3.3离散平稳信源的信息熵和极限熵34

2.3.4马尔可夫信源的信息熵36

2.4信源的相关性与冗余度39

2.4.1信源的相关性39

2.4.2冗余度39

2.5连续信源的熵和互信息41

习题43

第3章 离散信道及其信道容量48

3.1信道的分类及其描述48

3.2单符号离散信道的数学模型49

3.2.1单符号离散信道的概念49

3.2.2.般单符号离散信道的一些概率关系50

3.3信道容量及其计算方法52

3.3.1信道容量的定义52

3.3.2无噪离散信道的信道容量53

3.3.3对称离散信道的信道容量53

3.3.4准对称离散信道的信道容量56

3.3.5一般离散信道的信道容量57

3.4多符号离散信道的数学模型60

3.5离散无记忆扩展信道的信道容量63

3.6组合信道及其信道容量65

3.6.1独立并联信道及其信道容量65

3.6.2串联信道及其信道容量66

3.7信源与信道的匹配67

习题68

第4章 无失真信源编码72

4.1信源编码的基本概念72

4.1.1信源编码72

4.1.2信源编码的码字类型及码树72

4.2无失真变长信源编码的特点75

4.2.1定长信源编码定理75

4.2.2变长编码的特点76

4.2.3变长编码存在的问题及应对措施77

4.3信源编码定理78

4.3.1无失真变长信源编码定理78

4.3.2统计匹配码80

4.3.3克拉夫特不等式81

4.4变长编码方法82

4.4.1香农-费诺-埃利斯码82

4.4.2费诺编码84

4.4.3霍夫曼码86

4.4.4游程编码90

4.4.5算术编码92

4.4.6通用编码104

习题109

第5章 信道编码112

5.1信道编码定理112

5.1.1信道与差错112

5.1.2差错概率与译码规则112

5.1.3有噪信道编码定理113

5.2信道编码及其基本原理114

5.2.1信道编码的基本概念114

5.2.2信道编码的基本原理115

5.3线性分组码116

5.3.1线性分组码的基本概念116

5.3.2线性分组码生成矩阵和一致监督矩阵117

5.3.3线性码的检错、纠错能力121

5.3.4汉明码123

5.3.5线性分组码的编码126

5.3.6线性分组码的译码127

5.4循环码133

5.4.1循环码的基本概念133

5.4.2循环码的生成矩阵和监督矩阵134

5.4.3循环码的编码138

5.4.4循环码的译码139

5.4.5自动请求重传方式（ARQ）141

5.4.6循环码的捕错译码和大数逻辑译码141

5.4.7BCH码和RS码145

5.5卷积码147

5.5.1卷积码的编码原理148

5.5.2卷积码的描述149

5.5.3卷积码的编码154

5.5.4维特比译码158

5.6级联码、交织码及TCM码161

5.6.1级联码161

5.6.2交织码162

5.6.3TCM码164

5.6.4前向纠错方式165

5.7 Turbo码165

5.7.1 Turbo码编码器165

5.7.2 Turbo码译码器166

5.8 LDPC码170

5.8.1 LDPC码的定义及其描述170

5.8.2 LDPC码的Tanner图表示171

5.8.3 LDPC码的构造172

习题173

第6章 保真度准则下的信源编码176

6.1失真度和平均失真度177

6.1.1失真度177

6.1.2平均失真度179

6.2信息率失真函数及其性质181

6.2.1信息率失真函数181

6.2.2信息率失真函数的性质182

6.3信息率失真函数的参量表述及其计算188

6.4二元信源和离散对称信源的R（D）函数197

6.4.1二元对称信源的R（D）函数197

6.4.2离散对称信源的R（D）函数200

6.5连续信源的信息率失真函数201

6.5.1连续信源的信息率失真函数201

6.5.2高斯信源的信息率失真函数202

6.5.3连续信源R（D）函数的参量表述及其计算205

6.6保真度准则下的信源编码定理211

6.6.1保真度准则下的信源编码定理211

6.6.2限失真信源编码定理的应用212

6.7标量量化编码与矢量量化编码214

6.7.1均匀量化214

6.7.2最优量化215

6.7.3矢量量化编码216

6.8语音压缩编码217

6.8.1波形编码基本原理218

6.8.2参量编码218

6.8.3混合编码219

6.9 图像压缩编码220

6.9.1静止图像压缩编码及JPEG标准220

6.9.2活动图像压缩编码222

6.9.3H.26x建议225

6.9.4MPEG标准226

习题230

第7章 网络信息论与网络编码初步233

7.1网络信息论概述233

7.1.1网络信息论研究的基本问题及内容233

7.1.2网络信息论的应用234

7.2网络的信道容量236

7.2.1多址系统236

7.2.2广播信道240

7.2.3相关信源的多用户信道问题241

7.3无线信道244

7.3.1信道模型244

7.3.2圆对称复数高斯随机矢量244

7.3.3MIMO高斯信道容量245

7.4网络编码技术247

7.4.1网络编码的基本原理247

7.4.2线性网络编码252

习题255

第8章 通信系统的保密与安全257

8.1密码系统和密码体制257

8.1.1密码体制的基本组成257

8.1.2密码编码和密码分析258

8.1.3经典密码体制261

8.1.4安全保密性与随机性262

8.2对称加密体制265

8.2.1数据加密标准DES265

8.2.2DES密码的演化设计266

8.3公开密钥密码271

8.3.1单钥密码体制存在的问题271

8.3.2公开密钥的一般原理272

8.3.3RSA体制272

8.4认证技术274

8.4.1消息认证系统274

8.4.2消息认证码和消息认证276

8.4.3身份认证278

8.4.4数字签名279

8.5认证鉴权与加密在通信系统中的应用281

8.5.1GSM系统的认证鉴权与加密281

8.5.2WCDMA系统的认证鉴权与加密283

8.5.3CDMA2000系统的认证鉴权与加密285

习题288

参考文献290