本书介绍信息论与编码的基本理论和方法。全书共分9章，内容包括信息的概念、数字通信系统模型、信息论的发展状况、信息的统计度量、 离散与连续信源、离散与连续信道、信道容量、信息率失真函数、无失真信源编码、限失真信源编码、有噪信道编码、纠错编码、信息论在密码学中的应用、网络信息论初步，每章后面附有习题，便于加深理解。 本书系统简明，深入浅出，举例经典，注重思路； 适合作为高等院校信息科学与信息技术相关专业的本科生教材或教学参考书，也适合作为从事通信、雷达、导航、计算机、控制、系统工程、生物工程、管理工程等有关的科研和工程技术人员的入门参考书。

　　1948年，香农（C.E.Shannon）发表了著名的论文“通信的数学理论”，从而为一门科学——信息论——奠定了理论基础。信息论是人们在长期通信工程的实践中将通信技术与统计数学相结合而逐渐形成的一门交叉科学。
作为通信技术的数学基础，信息论特别强调通过编码处理来提高通信的有效性和可靠性。 随着信息技术的不断发展，信息论在通信领域发挥着越来越重要的作用，显示出它是解决信息与通信领域中有关问题的有力工具的本色。另一方面，在当今的信息时代，信息理论已渗透到其他相关的自然科学，甚至社会科学领域，与电子技术、自动控制、计算机网络以及管理学、经济学、生物学、 医学、心理学等学科密切结合，显示出它的勃勃生机和不可估量的发展前景。信息论是信息科学中极为重要的组成部分，是信息科学发展的起源与基石。
在这种背景下，国内高校普遍在相关专业为本科生和研究生开设了“信息论基础”或“信息论与编码”课程。 近十年来，作者一直在大连海事大学为本科生讲授“信息论基础”课程。 本书就是在该课程的讲义基础之上编著而成的，书中也包含着作者多年研究信息理论与编码技术的经验和体会。
本书主要讲述经典信息论内容。为了便于理解，首先讨论比较简单的离散信源和离散信道模型下的信息与编码理论，然后再讨论比较复杂的连续信源和连续信道情景。 不论是离散情况还是连续情况，都先侧重讲解便于理解的单维、无记忆的情况， 然后逐步过渡到比较抽象的多维、有记忆情况。 最后为了引起进一步的学习兴趣，还简短地介绍了信息论在密码学中的应用以及网络信息论初步知识。
本书重视基本概念和基本结论的理解以及思维方式的培养。在数学工具运用上，努力使数学符号规范和统一、证明方法简洁而统一。此外，面向初学者和本科生，还有意识地删除了一些过于冗长、难以把握的证明过程。
最后，值得一提的是，在本书的编写过程中，作者所指导的一些研究生为本书做了大量录入和绘图工作，在此致以真挚的谢意！
由于时间和水平所限，书中难免存在不当之处，恳请读者批评和指正。

岳殿武2014年11月于大连

第1章绪论

1.1信息与信息论

1.2通信系统模型

1.3信息论的形成和发展

第2章离散信源与信息熵

2.1信源的分类和描述

2.2离散信源的信息熵

2.2.1自信息量

2.2.2平均自信息量

2.2.3熵的性质

2.3离散无记忆信源

2.3.1离散无记忆信源的数学描述

2.3.2离散平稳无记忆信源的信息熵

2.4离散平稳信源

2.4.1离散平稳信源的定义

2.4.2平均符号熵与二维平稳信源

2.4.3离散平稳信源的极限熵

2.5马尔可夫信源

2.5.1马尔可夫信源的数学描述

2.5.2马尔可夫链

2.5.3极限熵与条件熵

2.6信源的相关性与冗余度

习题

第3章离散信道与平均互信息量

3.1信道的模型和分类

3.1.1信道的系统模型

3.1.2信道的分类

3.1.3离散信道的数学模型

3.2互信息量与平均互信息量

3.2.1互信息量

3.2.2平均互信息量

3.3信道容量

3.3.1信道容量的定义

3.3.2无噪信道的信道容量

3.3.3对称信道的信道容量

3.3.4一般信道的信道容量

3.3.5信源与信道匹配

3.4离散无记忆信道

3.4.1离散无记忆信道的数学描述

3.4.2离散无记忆信道的平均互信息量

3.5串联信道的平均互信息量

习题

第4章无失真信源编码

4.1信源编码的基本概念和要求

4.2即时码与唯一可译码

4.3定长编码定理

4.4变长编码定理

4.5变长编码方法

4.5.1香农编码方法

4.5.2费诺编码方法

4.5.3霍夫曼编码方法

习题

第5章限失真信源编码

5.1失真函数

5.1.1失真度

5.1.2平均失真度

5.2信息率失真函数

5.2.1信息率失真函数的定义

5.2.2信息率失真函数的性质

5.2.3二进制信源的率失真函数

5.3信息率失真函数的计算

5.3.1率失真函数的参量表述方法

5.3.2率失真函数的迭代计算方法

5.4限失真信源编码定理

习题

第6章有扰信道编码

6.1信道编码的基本概念

6.2差错控制系统

6.3信道编码的分类

6.4编码信道模型

6.5最大后验概率译码与最大似然译码

6.6汉明距离与距离分布

6.7编码信道容量

6.8信道编码定理

习题

第7章线性纠错码

7.1线性分组码与生成矩阵

7.2线性分组码与校验矩阵

7.3线性分组码的译码

7.3.1伴随式与码的结构

7.3.2不可检错概率与码的重量分布

7.3.3标准阵列与陪集

7.4Hamming码及其变形

7.4.1Hamming码

7.4.2Hamming码的变形

7.5线性分组码的性能限

7.6Turbo分组码

7.6.1Turbo分组码的编码

7.6.2Turbo迭代译码的基本思想

7.7LDPC码

7.7.1LDPC码的概念

7.7.2LDPC码的构造

7.7.3LDPC码迭代译码的基本思想

7.7.4二进制删除信道中的迭代译码算法

7.8纠错译码的性能估计

习题

第8章连续信源与连续信道

8.1连续信源与其相对熵

8.1.1单维连续信源的相对熵

8.1.2连续信源的最大熵

8.1.3多维连续信源的相对熵

8.2连续信道与平均互信息量

8.2.1单维连续信道的平均互信息量

8.2.2多维连续信道的平均互信息量

8.3连续信道的信道容量

8.3.1单维加性信道的信道容量

8.3.2多维加性信道的信道容量

8.3.3信道编码定理与香农限

8.4连续信源的信息率失真函数

8.4.1信息率失真函数的定义和性质

8.4.2高斯信源的信息率失真函数

习题

第9章信息论发展与应用

9.1网络信息论初步

9.1.1网络信道分类

9.1.2网络信道容量

9.2信息论在密码学中的应用

9.2.1保密系统

9.2.2安全保密性

习题

参考文献