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出版者:清华大学出版社

作者:纽曼 (Newman Robert C.)

出品人:

页数:506

译者:戴琼海

出版时间:2004-6

价格:49.8

装帧:平装

isbn号码:9787302082217

丛书系列:信息技术和电气工程学科国际知名教材中译本系列

图书标签:

• 宽带通信
• 光纤通信
• 无线通信
• 数据通信
• 网络工程
• 通信原理
• 信号处理
• 信息技术
• 通信系统
• 5G

探秘数字世界的基石：现代信息编码与传输技术 本书深入剖析了信息时代赖以生存的底层技术——数字信息编码与传输的理论基础、关键算法与工程实践。它旨在为读者构建一个清晰、系统的知识框架，理解我们日常所接触的“快”与“稳”是如何在复杂的物理介质上实现的。 第一部分：信息的数字化与效率革命 本篇聚焦于如何将连续的模拟世界转化为计算机可处理的离散序列，以及如何在此基础上最大化数据密度。 1. 信息论的严谨基石：香农的遗产 我们将从信息熵的概念出发，探讨信息量的精确度量。不同于直观感受，本书将数学化地揭示信息量与事件发生概率之间的内在联系。随后，深入分析信源编码的根本目标——无损压缩与有损压缩的权衡。重点剖析霍夫曼编码（Huffman Coding）在静态编码中的效率极限，并过渡到更高效的自适应编码方法，如算术编码（Arithmetic Coding）如何突破单个符号编码的限制，实现接近熵极限的压缩比。 2. 信号的表示与量化 本章详细阐述了模拟信号数字化（ADC/DAC）过程中的关键步骤。着重分析了量化噪声的产生机理及其对信号质量的影响。我们将对比均匀量化和非均匀量化（如 $mu$-律和 A-律 Companding）在语音传输中的应用场景与性能差异。采样定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）在此部分被视为理论的灯塔，指导我们如何合理地选择采样率以避免混叠失真。 3. 现代高效编码技术：熵的再定义 超越基础的霍夫曼，本书将重点介绍上下文依赖型编码，特别是LZ77/LZ78族算法（如 LZW）在字典构建和查找上的巧妙设计。对于多媒体数据，我们将探讨如何利用信号的统计冗余和人眼/人耳的感知特性，应用如离散余弦变换（DCT）和量化技术，实现高压缩比的有损编码（例如，JPEG与MPEG的基础思想），并讨论这些变换如何有效集中能量，便于后续的位平面编码。 第二部分：可靠传输的艺术——纠错与信道编码 在信号传输过程中，噪声和干扰是不可避免的敌人。本部分的核心在于如何设计编码方案，使得接收端能够在存在错误的信道上，恢复出原始的、精确无误的信息。 1. 信道的特性与挑战 首先，对几种典型的信道模型进行建模，包括加性高斯白噪声（AWGN）信道、衰落信道和脉冲噪声信道。我们将量化信噪比（SNR）对传输性能的决定性影响，并引入错误概率（BER）作为衡量信道编码效率的关键指标。 2. 线性分组码的结构与译码 系统地介绍代数编码理论。从最基础的奇偶校验码开始，逐步深入到汉明码（Hamming Codes），理解其最小距离与纠错能力之间的关系。本书将详细推导生成矩阵 ($G$) 和校验矩阵 ($H$) 的构建过程，并阐述彼得森译码（Peterson Decoding）和欧几里得算法在寻找伴随式（Syndrome）和定位错误向量上的应用。 3. 循环冗余校验（CRC）的工程优势 CRC作为数据链路层和存储系统的“守护神”，其强大的检错能力源于模二多项式运算。我们将分析如何选择合适的生成多项式，以有效检测突发错误，并阐述在硬件实现中如何利用移位寄存器高效地计算校验位。 4. 突破香农极限的尖端技术 进入信息论的“圣杯”——信道容量的实际逼近。重点剖析卷积码（Convolutional Codes）及其在 Viterbi 译码器中的动态规划实现，展示了其在移动通信早期系统中的统治地位。随后，着墨于Turbo 码的迭代译码思想，解释其如何通过交织器（Interleaver）和软信息交换（Soft Decision Decoding）实现接近香农极限的性能。最后，介绍低密度奇偶校验码（LDPC）的稀疏校验矩阵结构，以及其在现代高速标准（如 Wi-Fi 6 和 5G）中被广泛采纳的原因，包括其出色的并行译码能力。 第三部分：多址接入与多用户共享 在有限的频谱资源下，如何允许多个用户同时使用信道而不互相干扰，是现代通信系统设计中不可或缺的一环。 1. 频分、时分与码分接入 本书清晰地区分了频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的基本原理和优缺点。重点剖析 CDMA 中伪随机噪声码（PN Sequence）的特性，解释如何利用这些码序列的正交性来实现用户间的隔离。 2. 扩展频谱技术与抗干扰 探讨直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）技术。分析扩频如何有效抵抗窄带干扰，并显著降低信号的功率谱密度，从而实现低截获概率和抗截获的能力。 3. 正交频分复用（OFDM）的基础 作为现代高速接入系统的核心，OFDM 的原理被详尽阐述。我们将从多载波调制的角度切入，解析其如何通过循环前缀（CP）来抵抗多径信道带来的符号间干扰（ISI）。本书还将展示快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）是如何将复杂的并行解调过程简化为高效的数字运算。 结论：面向未来的挑战 本书最后展望了信息传输领域的前沿课题，包括对非高斯噪声信道的处理、量子纠错码的初步概念，以及在太赫兹通信和可见光通信等新型物理层中，现有编码和复用技术将如何演进和适应新的物理约束。通过对这些核心理论和技术的全面梳理，读者将能深刻理解支撑起现代数字社会运行的精密工程学。

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我最欣赏这本书的一点是，它没有停留在理论的象牙塔中，而是紧密地结合了当前和未来的应用前景。书中对于新兴的技术趋势，比如量子通信的初步探讨，虽然篇幅不长，但视角非常犀利，没有盲目乐观，而是客观地指出了其面临的工程化挑战。这体现了作者严谨的学术态度和对行业未来的深刻洞察力。对我而言，阅读这本书就像是参加了一场由顶尖专家主持的行业趋势研讨会，只不过这场研讨会持续了整整一本书的时间。它提供了一个全面的认知地图，让你知道在未来的信息技术版图中，哪些领域是需要重点关注的“高价值地带”。这种前瞻性的内容布局，让这本书的实用价值大大超越了一般的教科书范畴，更像是一份极具参考价值的行业白皮书。

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这本书的行文风格中透露着一种沉稳而自信的大家风范。作者的语气始终保持着一种理性的克制，既不过分夸大技术的魔力，也不回避现有技术的瓶颈。在阐述复杂的链路预算和调制解调技术时，作者展现出了惊人的耐心，他似乎总能预见到读者在哪个环节会产生困惑，并提前用一个精妙的比喻或一个回顾性的总结来消除这种疑虑。这种对读者心智的尊重，是很多技术写作中难以企及的。读起来的感觉非常踏实，仿佛身边坐着一位睿智的长者，用清晰的逻辑为你拨开迷雾。读完后，我感觉自己对“快”和“稳”这两个概念有了全新的理解，它们不再是简单的形容词，而是背后一系列精密物理和数学平衡的结果。这是一次真正有益于心智成长的阅读体验。

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对于一个非科班出身的读者来说，这本书最大的价值在于它极强的可读性和启发性。我原本以为要啃下这样的专业书籍，必须得有扎实的信号处理背景，但事实证明，作者的语言功底非常扎实，他似乎深知如何用最平实、最直观的语言去描述最抽象的概念。我发现自己不仅在学习知识，更是在学习一种“思考问题的角度”。比如，当他解释信号如何在噪声环境中保持完整性时，那种对极限挑战的描述，让我联想到了生活中的许多沟通困境。这本书的结构设计非常人性化，章节之间的过渡自然流畅，即便是跳跃性阅读，也能很快找到新的切入点。它不是那种“读完就忘”的书，它提供的底层逻辑框架，会潜移默化地改变你对周围信息世界的认知。我甚至开始注意路边那些光纤井盖的布局，思考背后的工程壮举。

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这本书的叙事节奏把握得非常老道，绝非那种枯燥的技术手册可以比拟。作者仿佛是一位经验丰富的向导，带着我们一步步深入到那些错综复杂的通信协议和物理层原理中去。他没有急于抛出那些高深的数学模型，而是先用非常生动的生活化场景来铺垫，比如描述我们日常观看高清视频时背后所发生的“幕后工作”，这种代入感极强。等到真正进入技术核心时，你会发现，那些原本令人望而生畏的理论，在他的笔下变得像积木一样，层层递进，逻辑清晰。我尤其欣赏作者在处理不同代际技术演进时的那种宏观视角，他不仅解释了“是什么”，更深入地探讨了“为什么会这样发展”，这种历史的纵深感，让读者能够更深刻地理解现有技术的优势与局限。读完某个章节，那种豁然开朗的感觉，比解开一道难题还要令人愉悦。

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这本书的封面设计简直是视觉的盛宴，那种深邃的蓝色调，配上一些流动的光影，让人一眼就能感受到它背后蕴含的科技感和未来感。我第一次拿起它，就被封面上那些复杂却又充满韵律感的电路图纹理所吸引，感觉自己手里拿的不是一本普通的书籍，而是一扇通往高速信息世界的入口。内页的排版也处理得非常考究，字体大小适中，行距舒适，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更难得的是，作者在一些关键概念的阐述旁，巧妙地穿插了一些历史性的插图和早期的设备照片，这让整个阅读过程充满了探索的乐趣，仿佛是在翻阅一部关于信息高速公路兴建史的珍贵档案。虽然我对技术细节的理解尚浅，但光是欣赏这种设计美学和作者对细节的执着，就已经觉得物超所值了。它放在书架上，本身就是一件艺术品，时刻提醒着我，高效的信息传输是多么了不起的成就。

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