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出版者:Alphascript Publishing

作者:Miller, Frederic P.; Vandome, Agnes F.; McBrewster, John

出品人:

页数:84

译者:

出版时间:2009-12-22

价格:USD 49.00

装帧:Paperback

isbn号码:9786130261085

丛书系列:

图书标签:

• 信息论
• 信道容量
• 通信理论
• 编码理论
• 随机过程
• 数学
• 工程
• 无线通信
• 信号处理
• 信息传输

《讯道容量》 一本探讨信息传递极限与潜能的深度读物 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不在接收和发送信息。从最简单的口头交流，到复杂的数字通信，信息的传递是构建现代社会的重要基石。然而，信息传递并非毫无代价，它受到物理定律的制约，也面临着各种噪声和干扰的挑战。那么，在如此严苛的条件下，我们究竟能传递多少信息？信息传递的终极界限在哪里？又有哪些巧妙的机制能够帮助我们逼近甚至突破这些极限？ 《讯道容量》便是一本致力于深入探索这些核心问题的著作。本书并非一本泛泛而谈的科普读物，而是一本严谨而富有洞察力的学术著作，它将带领读者穿越信息论的理论殿堂，揭示信息传递的奥秘，并展望未来信息技术发展的无限可能。 本书的核心将围绕着香农信息论的 foundational principles 展开。我们将从信息论的奠基者克劳德·香农（Claude Shannon）提出的信息熵（Information Entropy）概念入手，深入理解信息量（information content）的度量方式。信息熵，这个看似抽象的数学工具，实则蕴含着信息传递的根本属性：不确定性。我们学习到的内容越多，对于某个事件的不确定性就越小，它所携带的信息量也就越低。书中将详细阐释如何通过概率分布来计算不同信息源的熵，以及熵在信息编码和压缩中的作用。 紧接着，本书将重点剖析信道容量（Channel Capacity）这一信息论中的核心概念。什么是信道容量？它并非简单地指信息传输的速度，而是指在一个特定的通信信道中，在不发生可容忍的错误率的情况下，单位时间内能够可靠传输的最大信息量。这是一个由物理特性、噪声水平、信号功率等多种因素决定的理论上限。本书将详细介绍香农为不同类型的信道（如离散无记忆信道、连续无记忆加性高斯白噪声信道等）推导出的信道容量公式，并深入探讨这些公式背后的数学推导过程及其物理意义。我们将看到，即使在存在噪声的情况下，通过精妙的编码和解码策略，也能够以接近信道容量的速率实现几乎无差错的通信。 为了理解如何逼近信道容量，本书还将详细介绍信源编码（Source Coding）和信道编码（Channel Coding）这两个信息传递的关键环节。 信源编码旨在去除信息中的冗余，压缩数据的体积，使其更有效地存储和传输。我们将探讨香农提出的熵编码（例如哈夫曼编码、算术编码）如何利用信息熵的理论来找到最优的编码方案，实现理论上的最小平均码长。本书将通过生动的例子和数学推导，展示这些编码方法如何在实际应用中，如文件压缩（ZIP、RAR）和图像/音频编码（JPEG、MP3），发挥巨大的作用。 信道编码则是为了在存在噪声的信道上传输信息时，提高通信的可靠性。本书将深入介绍各种经典和现代的信道编码技术，包括线性分组码（如汉明码、BCH码、里德-所罗门码）及其解码算法，以及卷积码和其高效的维特比算法解码。更重要的是，本书将重点关注近几十年来在纠错编码领域取得突破性进展的低密度奇偶校验码（LDPC）和Turbo码。这些编码技术极大地接近了香农极限，使得现代通信系统（如4G/5G蜂窝网络、Wi-Fi、卫星通信）能够实现极高的传输速率和可靠性。我们将剖析它们的编码结构、译码原理以及在现代通信系统中的应用优势。 除了理论的深入探讨，《讯道容量》还将联系实际通信系统的实现，阐释这些理论是如何在工程上落地并发挥作用的。我们将讨论： 调制解调技术：如何将数字信息映射到模拟信号上进行传输，以及不同调制方式（如ASK, FSK, PSK, QAM）对信道容量的影响。 多用户通信：在有限的频谱资源下，如何允许多个用户同时进行通信。本书将介绍多址技术，如时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）、码分多址（CDMA）以及更为先进的空分多址（SDMA）和正交频分复用（OFDM）。特别地，我们将深入探讨多输入多输出（MIMO）技术，它如何利用空间复用和分集来显著提高无线信道的容量和可靠性，这是现代无线通信系统的关键技术之一。 通信的物理限制：从电磁波的传播特性，到噪声的来源（热噪声、散粒噪声等），再到信号功率的约束，本书将从物理学的角度解释限制信道容量的根本原因。 《讯道容量》并非止步于对现有理论的梳理，它还会展望未来。我们将探讨当前信息论研究的前沿方向，例如： 量子信息论：在量子力学框架下，信息传递的边界又会是怎样的？量子纠缠和量子密钥分发是否能开启全新的通信模式？ 认知无线电与动态频谱共享：在日益拥挤的频谱资源下，如何通过智能的算法动态地感知和利用频谱，提高频谱利用效率？ 深度学习在通信中的应用：神经网络是否能够替代传统的编码和解码器，甚至设计出超越现有理论的通信系统？ 本书语言严谨，逻辑清晰，既有深厚的理论基础，又不乏对实际应用的深刻洞察。书中将包含丰富的数学公式、图表和案例分析，力求让读者在理解抽象概念的同时，也能感受到信息科学的魅力与力量。 无论您是通信工程、电子工程、计算机科学的在读学生，还是对信息科学、人工智能、大数据等领域充满好奇的专业人士，《讯道容量》都将是一本不可或缺的参考书。它将帮助您构建扎实的信息论知识体系，理解现代通信系统的核心原理，并激发您对未来信息技术发展的思考和创新。翻开《讯道容量》，一同探索信息传递的无限可能。

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这本书的价值在于它构建了一个坚实而优雅的理论体系，让人能够真正理解现代通信系统的底层逻辑。作者在处理复杂交织网络和多用户场景时的分析方法，展现了极高的学术造诣和创新精神。读完之后，我发现自己看待所有数据传输过程的方式都发生了根本性的转变，从一个操作者的视角转向了一个设计者的视角。书中对诸如“零错误概率”和“渐近性能”这些前沿概念的讨论，虽然对读者的基础有一定要求，但正是这种挑战性，才使得这本书的价值愈发凸显。它没有回避任何技术难题，而是正视并系统地解决了它们，为读者提供了一张通往信息论前沿研究的精确地图。

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这本书的阅读体验可以用“酣畅淋漓”来形容。作者的文笔非常流畅且富有激情，读起来完全没有那种面对专业书籍时的枯燥感。很多我过去总是似懂非懂的概念，比如互信息、信道容量与速率失真理论之间的微妙关系，都在这本书里得到了极其清晰和直观的解答。作者似乎总能预判到读者的疑惑点，并提前准备好了富有洞察力的解释。我特别欣赏其中关于极限性能分析的部分，那种穷尽所有可能、力求找到最优解的探索精神，非常鼓舞人。它不仅教授了知识，更传递了一种严谨治学的态度。这本书无疑是信息理论领域的一部力作，适合所有希望超越基础知识，迈向精深研究的读者。

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这本书的内容编排和逻辑结构真的让人印象深刻，读起来有一种层层递进、水到渠成的感觉。它不像某些专业书籍那样生硬地堆砌公式，而是以一种非常人性化的方式引导读者逐步深入。作者似乎非常了解初学者可能会在哪里卡住，总能在关键节点提供恰到好处的解释和脚注。我尤其喜欢其中关于噪声模型的那一章，作者用极富画面感的语言描述了信号在真实世界中会遇到的种种干扰，这使得抽象的数学模型变得鲜活起来。而且，这本书的排版和插图质量都非常高，那些图表清晰明了，极大地辅助了对复杂概念的理解。对于想要系统学习信息论基础并希望将其应用于实际系统设计的人来说，这本书无疑是首选的参考资料，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维框架。

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我得说，这本书的深度和广度都超出了我的预期。一开始我还担心它会过于偏向理论的纯数学证明，但事实证明，作者在理论深度和工程应用之间找到了一个近乎完美的平衡点。书中对信息熵的阐述深入浅出，让我彻底理解了“信息量”这个概念在不同情境下的多重含义。更令人称道的是，作者对信源编码和信道编码的讨论非常透彻，尤其是在探讨如何通过编码来逼近理论极限时，展现了令人叹服的数学功底和清晰的逻辑链条。读完后，我感觉自己在面对任何新的通信技术挑战时，都能迅速地从这本书中找到可以借鉴的底层原理。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于信息本质的哲学思辨录，引人深思。

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这本书简直是打开了新世界的大门，让我对信息论的理解达到了一个前所未有的高度。作者的叙述方式非常独特，不像传统的教科书那样枯燥乏味，而是充满了生动的比喻和深刻的洞察。读完之后，我感觉自己仿佛站在了信息处理的顶峰，能够清晰地看到数据如何在噪声中穿梭，如何在有限的信道中实现最有效的传输。尤其是对一些经典理论的重新阐述，让我对香农的开创性工作有了更深层次的体会。书中对于不同通信场景的案例分析也极其到位，无论是无线通信还是光纤网络，都能找到与之对应的理论支撑，这对于工程实践者来说简直是宝贵的财富。我特别欣赏作者在保持严谨性的同时，又兼顾了可读性，许多复杂的数学推导都被巧妙地融入了概念的解释之中，让人在学习的过程中感到一种智力上的愉悦。

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