Error-Correcting Linear Codes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Anton Betten

出品人:

页数:798

译者:

出版时间:2006-10-05

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540283713

丛书系列:

图书标签:

• 编码理论
• 纠错码
• 线性码
• 代数编码
• 信息论
• 通信工程
• 密码学
• 数学
• 计算机科学
• 离散数学

线性纠错码：理论与应用 这是一本深入探讨线性纠错码理论及其广泛应用的著作。 该领域是信息论、编码理论和数字通信的核心组成部分，旨在解决信息在传输或存储过程中不可避免出现的错误问题。本书将带领读者从基础概念出发，逐步掌握线性纠错码的设计、分析和解码方法，并展示其在现代技术中的关键作用。 全书结构清晰，内容详实，力求为读者提供一个全面而深刻的理解。 第一部分：基础理论与编码构造 信息论入门： 在正式进入编码理论之前，本书会简要回顾信息论的基本概念，包括熵、信道容量等，为理解编码的必要性和目标打下基础。 线性码的定义与基本性质： 详细介绍线性码的概念，包括其代数结构、生成矩阵、校验矩阵以及它们之间的关系。读者将学习如何表示和理解一个线性码。 码的性能度量： 深入探讨衡量线性码性能的关键指标，如最小距离、汉明重量、编码效率等。理解这些度量标准对于评估和选择合适的编码方案至关重要。 常用线性码族： 重点介绍几种重要的线性码，包括： Hamming 码： 介绍其简洁的结构和强大的单错误纠正能力，以及构造和解码方法。 Reed-Muller 码： 探讨其多项式结构及其在纠错方面的灵活性，以及在不同长度和纠错能力下的应用。 BCH 码： 深入研究其多项式理论基础，理解其构造方法，并重点分析其强大的多错误纠正能力，这是许多现代通信系统的基石。 GCD 码： 介绍其特殊的结构和应用场景。 其他线性码： 简要提及一些其他具有特殊性质和应用的线性码族，如 Golay 码等，拓展读者的视野。 第二部分：解码算法与实现 代数解码方法： 详细阐述针对不同线性码的代数解码算法，包括： Syndrome 解码： 这是最基础也是最通用的解码方法，本书将详细介绍其原理和步骤。 Euclidean 算法和 Extended Euclidean 算法： 重点介绍这些在 BCH 码和 Reed-Solomon 码解码中扮演核心角色的算法，并提供详细的推导和应用示例。 Chien 搜索算法： 介绍其在查找错误位置方面的作用。 Forney 算法： 讲解其在计算错误值方面的原理。 基于图的解码方法： LDPC 码（低密度奇偶校验码）： 尽管 LDPC 码并非严格意义上的“传统”线性码，但其在现代通信领域取得了巨大成功，本书将花费大量篇幅介绍其稀疏校验矩阵结构，以及基于消息传递的迭代解码算法（如 BP 算法、SPA 算法等）。 Turbo 码： 介绍其交织器和卷积码的组合结构，以及其迭代解码的原理，展示其逼近香农限的优异性能。 解码算法的性能分析： 讨论不同解码算法的复杂度、纠错能力以及在实际系统中的权衡。 第三部分：现代应用与前沿研究 通信系统中的应用： 卫星通信： 介绍线性码在抑制信号衰落和干扰中的作用。 移动通信： 阐述线性码如何提高蜂窝网络的可靠性和数据速率。 数字电视广播： 说明线性码如何确保信号在复杂信道条件下的稳定传输。 深空探测： 讲解线性码在长距离、低信噪比通信中的关键作用。 存储系统中的应用： 硬盘驱动器（HDD）和固态硬盘（SSD）： 介绍线性码如何提高存储介质的可靠性，减少数据丢失。 光盘存储（CD/DVD/Blu-ray）： 说明线性码在纠正物理损伤（如划痕）方面的作用。 闪存（Flash Memory）： 讲解线性码在提高闪存单元的读取可靠性方面的贡献。 其他应用领域： 数据压缩： 探讨编码理论与数据压缩的联系。 量子计算： 简要介绍量子纠错码的初步概念，并说明其与经典纠错码的联系。 生物信息学： 提及编码在基因序列比对等方面的潜在应用。 前沿研究方向： 展望线性纠错码领域的最新发展，包括： 更高效的解码算法： 寻找更低的计算复杂度来达到相同的纠错性能。 新型码族的设计： 针对特定信道模型和应用需求，设计更优的码。 与机器学习的结合： 探索机器学习在码的设计和解码中的应用潜力。 对网络编码的支持： 介绍线性码在网络编码中的作用。 本书特色： 严谨的数学推导： 提供详实的数学证明和清晰的推导过程，确保理论的准确性。 丰富的实例分析： 通过大量的具体算例，帮助读者理解抽象的理论概念，并掌握实际操作方法。 图文并茂： 辅以清晰的图表和流程图，直观展示编码结构和解码过程。 面向不同读者群： 既适合通信工程、计算机科学、电子工程等相关专业的研究生和高年级本科生，也为相关领域的工程师和研究人员提供参考。 理论与实践的结合： 在深入讲解理论的同时，也关注实际应用中的挑战和解决方案。 通过阅读本书，读者将能够： 深刻理解线性纠错码的数学原理。 掌握不同线性码族的构造方法。 熟练运用各种解码算法。 分析和评估线性码的性能。 了解线性纠错码在现代科技中的重要作用，并为未来的研究和开发打下坚实基础。 线性纠错码是数字世界可靠性的基石。本书将为您揭示其内在的精妙，并引导您探索其无限的可能。

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这本书最让我感到惊喜的是其对不同编码方案的对比分析达到了惊人的深度和广度。它不仅仅罗列了哈明码、循环码等经典编码，更深入探讨了它们各自的性能边界、纠错能力与编码效率之间的权衡取舍。作者在每一章节的末尾，都会安排一个“性能剖析”的小节，通过详实的数据对比，清晰地揭示了每种编码在不同噪声模型下的表现差异。这种不偏不倚、客观公正的评价体系，避免了将任何一种方案神化，而是引导读者去理解“没有最好的编码，只有最适合当前场景的编码”这一核心理念。更难能可贵的是，书中穿插了许多现代通信系统中实际使用的变体和改进思路，这使得本书的内容并未停留在纯理论层面，而是紧密贴合了工程实践的脉搏。读完相关章节，我对于如何在资源受限的环境下，选择一个最优的编码策略，心中已经有了清晰的判断框架，这比单纯记住公式要宝贵得多。它教会的不是“怎么算”，而是“为什么这么算”。

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深入阅读后，我发现这本书的叙事逻辑堪称教科书级别的典范。它并没有一上来就抛出那些令人望而生畏的数学定义和定理，而是采取了一种“问题驱动”的讲解方式。开篇从实际应用场景中的信息丢失和噪声干扰问题入手，循序渐进地引导读者理解为什么要引入“纠错”这一概念，以及线性代数如何提供了一种优雅的解决方案。作者的文字功底极其深厚，即便是讲解高维向量空间和矩阵运算这些偏向理论的部分，也能用非常贴近直觉的语言进行阐述，仿佛有一位经验丰富的导师在你耳边耐心解惑。尤其是在介绍生成矩阵和校验矩阵的转换关系时，作者巧妙地运用了类比和实例，将原本抽象的代数结构具象化，使得读者能够真正抓住其背后的设计思想，而不是停留在机械的公式记忆上。这种层层递进的结构，极大地降低了初学者的入门门槛，保证了即便是刚接触信息论和代数编码的读者，也能稳扎稳打地建立起扎实的理论基础。对于希望系统学习该领域知识的自学者来说，这种严谨的结构是至关重要的骨架。

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坦白说，初次接触这类专业书籍时，我总是担心会遇到大量的习题和“陷阱”让你在自我检验时倍感挫败。然而，这本书在练习题的设计上展现出了极高的智慧。习题并非只是对前文定义的重复套用，它们更多的是引导性的探索任务，旨在巩固和深化对核心概念的理解。有些题目甚至更像是微型研究项目，要求读者自己设计一个简化的编码器或解码器流程，这极大地激发了我的主动学习的欲望。更为人性化的是，书的后半部分提供了一套详尽的“参考解答与解析”，这个解析部分写得极其用心，它不仅给出了最终答案，更重要的是，它详细解释了达到这个答案所需要的思维路径和潜在的思维误区。这使得即使我一开始没有做对，也能通过对照解析，真正理解错误发生在哪里，从而避免了“知其然不知其所以然”的尴尬境地。这种教学设计，真正体现了作者“育人”而非“考人”的良苦用心。

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阅读体验的完整性，很大程度上取决于书籍对前沿发展和未来方向的触及程度。这本书在这方面做得非常出色，它没有固步自封于已有的成熟理论。在收尾部分，作者以一种充满洞察力的笔触，展望了未来在低密度奇偶校验码（LDPC）和极化码等新一代编码技术上的发展趋势，并简要分析了量子计算对传统编码理论可能带来的挑战与机遇。这种宏观的视野，让读者在掌握了扎实的经典基础后，能够清晰地看到整个学科的“天花板”在哪里，以及下一步的研究热点集中在何处。它为有志于继续深造或从事相关研发工作的读者，提供了一张清晰的“行业地图”。读完全书，我感觉自己不仅学会了一套技术，更重要的是，建立起了一套看待信息传输与可靠性问题的系统性思维模型，这种跨越性的认知提升，是任何单一技巧学习都无法比拟的，它让这本书的价值远远超出了教科书的范畴，更像是一份高质量的专业发展指南。

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这本书的装帧设计真是令人耳目一新，封面的配色大胆而富有张力，黑底白字的设计在视觉上形成了强烈的冲击力，让人在书架上第一眼就能被吸引住。拿到手里，纸张的质感非常出色，厚实而细腻，即便是长时间阅读也不会感到疲劳。装订工艺也相当扎实，即使频繁翻阅，书脊也丝毫没有松动的迹象。作者在排版上显然也花了不少心思，字体大小适中，行距和段落间距处理得恰到好处，使得复杂的数学公式和抽象的概念在视觉上得到了很好的梳理，阅读体验因此得到了极大的提升。不得不提的是，书中大量的图表和示意图，它们并非简单的装饰，而是深入理解核心原理的关键辅助工具，清晰直观地展示了编码和解码过程的每一步，这对于我们这些非纯数学背景的读者来说，简直是莫大的福音。整个阅读过程，与其说是在“啃”一本技术书籍，不如说是在欣赏一本精心制作的工艺品，从头到尾都散发着专业和严谨的气息。这种对书籍物理形态的重视，恰恰反映了作者对其所传达知识的尊重，让人在开始学习之前，就已经对内容充满了期待和敬意。

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