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

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出版者:Cambridge University Press

作者:W. Cary Huffman

出品人:

页数:668

译者:

出版时间:2010-2-18

价格:USD 73.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780521131704

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• Of
• Fundamentals
• Error-Correcting
• Codes
• 2010
• Error Correction
• Coding Theory
• Information Theory
• Digital Communication
• Cryptography
• Algorithms
• Mathematics
• Computer Science
• Electrical Engineering
• Data Storage

《信号的奥秘：信息编码与解码的艺术》 在这部宏伟的著作中，我们将踏上一场激动人心的探索之旅，深入探究信息通信的基石——编码与解码。从远古时期信使传递信息的方式，到如今我们通过光纤和无线电波瞬间连接世界的精密技术，信息传递的本质始终是将其转化为能够穿越媒介、抵御干扰的信号。而《信号的奥秘》正是揭示这一过程背后深刻理论与精妙实践的指南。 本书并非聚焦于某一特定编码技术，而是旨在构建一个广阔的视角，理解信息编码的普适原理及其在各个领域中的应用。我们将从信息论的奠基性思想出发，探讨信息熵的概念，理解信息的度量以及压缩的可能性。我们将学习如何量化一个信号所携带的信息量，以及在不丢失关键信息的前提下，如何高效地表示和传输信息。 随后，我们将进入编码的世界。编码的本质是将原始信息转化为一种“有组织”的表示形式，这种形式不仅能够压缩数据，更重要的是，能够赋予信息抵抗噪声和错误的“超能力”。我们将系统地学习各种编码家族的原理，包括但不限于： 线性分组码： 这是编码理论中最基本也最重要的一类。我们将深入了解线性分组码的代数结构，如生成矩阵和校验矩阵，理解它们如何通过添加冗余位来检测和纠正错误。我们将学习如何构造和分析像汉明码（Hamming codes）、BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem codes）这样的经典线性码，并探讨它们在不同噪声模型下的性能表现。本书将详细解析如何从数学上推导出这些码的最小汉明距离，以及最小汉明距离如何决定了码的纠错能力。 卷积码： 与分组码不同，卷积码是对信息序列进行连续处理的。我们将学习卷积码的编码器结构，如移位寄存器和异或门，理解其“状态”的概念以及如何通过卷积运算生成编码后的序列。本书将重点介绍维特比算法（Viterbi algorithm）的原理，这是解码卷积码的最有效方法之一，我们将逐步解析维特比算法如何在高复杂度的情况下，高效地找到最有可能的原始信息序列。 低密度奇偶校验码（LDPC码）： 作为一种现代的、高性能的编码技术，LDPC码因其接近香农限的强大纠错能力而备受瞩目。我们将深入理解LDPC码的稀疏校验矩阵结构，以及其对应的概率性解码算法，如和积算法（Sum-Product Algorithm）。本书将阐述LDPC码的构建方法，并分析其在迭代解码过程中信息传播的特性。 Turbo码： Turbo码的出现是编码理论的一个里程碑，它通过级联两个简单的卷积码并引入交错器，实现了前所未有的纠错性能。我们将详细解析Turbo码的编码结构，以及其核心的迭代解码过程。本书将深入探讨Turbo码的“Turbo效应”，即通过多次迭代解码，信息不断被提炼和修正，最终逼近信道容量。 在掌握了这些编码家族的理论基础后，我们将进一步探讨编码在实际系统中的应用。这包括： 通信系统： 从卫星通信到地面移动通信，从光纤网络到无线传感器网络，编码技术是保证信息可靠传输的关键。我们将分析不同通信场景下的信道特性，以及如何根据信道特性选择最合适的编码方案。例如，在深空探测中，信号极其微弱且信道噪声严重，需要采用纠错能力极强的码。而在短距离的Wi-Fi传输中，则可能更侧重于编码的速度和效率。 存储设备： 硬盘、闪存、光盘等存储介质都面临着数据损坏的风险。本书将解释编码如何用于数据冗余和错误校验，以保护用户宝贵的数据不丢失。我们将探讨如何在存储过程中引入编码，以及在读取数据时如何利用编码进行纠错。 纠错码在其他领域： 编码的原理也渗透到其他许多领域，例如： 数据压缩： 虽然信息熵理论已经揭示了压缩的极限，但某些编码技术，如算术编码，在实现高效数据压缩方面扮演着重要角色。 密码学： 纠错码的某些思想，例如代数纠错码，也被用于构建安全的密码系统。 生物信息学： 在DNA测序和基因组分析中，序列比对和错误检测也受益于纠错编码的原理。 量子信息： 量子纠错码是实现稳定可靠量子计算的关键技术，本书将简要触及这一前沿领域。 贯穿全书的，是对数学工具的深入运用。我们将重温线性代数、概率论、组合数学等核心概念，并展示它们如何成为理解和设计编码系统的基石。本书将以严谨的数学推导为基础，但同时会辅以直观的解释和丰富的图示，帮助读者建立清晰的数学模型。 《信号的奥秘》不仅仅是一本技术手册，更是一次对信息本质的哲学思考。它将引领读者理解，看似微不足道的冗余位，是如何赋予信息强大的生命力，穿越数字洪流，直达目的地。本书将帮助您培养一种“信息思维”，理解信息如何在复杂的环境中生成、转换、传输和守护。无论您是信息科学、通信工程、计算机科学的学生，还是对数字世界运作原理充满好奇的研究者，亦或是希望提升数据可靠性与传输效率的工程师，《信号的奥秘》都将是您不可或缺的伙伴，助您掌握信息编码与解码的精髓，解锁信号的无限潜能。

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