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出版者:电子科技大学出版社

作者:文红，符初生，周亮

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006-1

价格:24.80

装帧:平装

isbn号码:9787811141146

丛书系列:

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《编织信息之网：纠错码的奥秘与实践》 在信息爆炸的时代，我们每天都在接收和发送海量数据。从高清视频流到遥感卫星传回的图像，从基因测序报告到金融交易指令，信息的准确性和可靠性至关重要。然而，在传输和存储过程中，信号的衰减、干扰、硬件的瑕疵，甚至宇宙射线的侵扰，都可能在数据中悄然植入错误。一旦错误蔓延，我们赖以生存和发展的信息系统将面临严峻挑战。 正是为了应对这一挑战，人类发明了“纠错码”这一充满智慧的工具。它们就像是为信息穿上了一层坚固的“防护服”，能够在接收端识别出信息在传输过程中发生的错误，并进行精确的修正。本书《编织信息之网：纠错码的奥秘与实践》将带您深入探索这一迷人的领域，揭示纠错码是如何在无声无息中守护着我们数字世界的稳定与可靠。 第一章：数字信号的“隐形伤痕”——信息传输中的挑战 我们生活的世界是一个充满信号的海洋。从微波通讯的电波到光纤中的光脉冲，再到存储介质上的磁性变化，信息以各种形式在空间和时间中穿梭。然而，这个过程并非坦途。本章将首先审视信息传输过程中普遍存在的各种“噪音”和“干扰”。我们会从物理学和工程学的角度，剖析为什么信号会失真，例如热噪声、散粒噪声、串扰、衰减等。我们将了解在不同通信介质（如无线信道、同轴电缆、光纤）中，信号会遭遇怎样的“磨难”。 同时，我们也将探讨信息存储的固有风险。硬盘的物理损坏、闪存的读取误差、磁带的退化，这些都可能导致存储的数据出现不可挽回的丢失。数据备份固然重要，但如果数据本身就存在错误，那么备份也可能只是错误的复制。因此，从源头上解决数据的可靠性问题，显得尤为关键。 本章还会简要回顾早期信息传递的困境，以及人类为确保信息准确性所做的早期尝试。从简单的冗余校验到更为复杂的编码策略，我们会看到纠错码的萌芽和发展，为后续章节的深入探讨打下基础。 第二章：从“简单叠加”到“智慧纠错”——纠错码的起源与演进 纠错码并非一夜之间诞生的奇迹，而是人类在理解信息本质和信号传播规律过程中，不断迭代、优化思维的结晶。本章将追溯纠错码的起源，从最基础的冗余概念讲起。我们会探讨重复码（Repetition Codes）这种直观但效率有限的编码方式，理解其基本原理和局限性。 随着对信息论的深入理解，特别是克劳德·香农（Claude Shannon）的信息率失真定理的提出，纠错码的研究进入了新的纪元。我们将深入浅出地介绍香农定理的核心思想，它为我们描绘了一个理论上的“信道容量”极限，并预言只要编码速率低于这个极限，就存在能够实现任意低错误概率的编码方案。这为纠错码的研究者们指明了方向。 在此基础上，本章将详细介绍几类具有里程碑意义的纠错码。我们会从线性分组码（Linear Block Codes）入手，例如汉明码（Hamming Codes），理解其结构、编码和译码的数学基础。汉明码以其简洁的结构和高效的纠错能力，在早期得到了广泛应用。 接着，我们将进入卷积码（Convolutional Codes）的世界。与分组码将数据分成独立的块进行编码不同，卷积码的编码过程是时变的，它对连续的数据流进行编码，具有“记忆”的特性。我们将了解其编码器的工作方式，以及维特比算法（Viterbi Algorithm）这一求解卷积码最优译码路径的经典算法。 本章将为读者构建一个纠错码发展的时间轴和知识体系，从最基础的原理到早期经典编码的研究，为理解更复杂的现代纠错码打下坚实的理论基础。 第三章：现代纠错码的“双子星”——代数码与Turbo码 进入20世纪末和21世纪初，纠错码的研究进入了蓬勃发展的新阶段。本章将聚焦两类具有革命性意义的现代纠错码：代数码和Turbo码。 首先，我们将深入探讨代数码（Algebraic Codes）的魅力。这类码的编码和译码过程大量依赖于代数结构，例如有限域（Finite Fields）理论。我们会详细介绍BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）和里德-所罗门码（Reed-Solomon Codes）。里德-所罗门码在CD、DVD、QR码以及许多数字通信系统中扮演着至关重要的角色，其强大的突发错误纠正能力将得到深入剖析。 接下来，我们将重点介绍Turbo码（Turbo Codes）的出现。Turbo码是第一类能够接近香农极限的“低密度校验码”（Low-Density Parity-Check Codes，LDPC码的先驱）。我们将揭示Turbo码的“交织”（Interleaving）和“迭代译码”（Iterative Decoding）的巧妙设计。通过多个简单的编码器和译码器之间的信息“交流”，Turbo码能够以前所未有的效率纠正大量的错误，极大地提升了通信系统的性能。我们将理解其译码算法的工作流程，以及为什么它能取得如此惊人的突破。 本章将通过清晰的数学阐述和形象的比喻，帮助读者理解这些复杂但强大的纠错码的内部机制。我们会探讨它们各自的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。 第四章：网络时代的“新宠儿”——低密度校验码（LDPC）的诞生与辉煌 虽然Turbo码已经非常出色，但纠错码的研究并未止步。在本章中，我们将迎来一位重量级的选手——低密度校验码（Low-Density Parity-Check Codes，简称LDPC码）。LDPC码在20世纪60年代就已经被提出，但直到21世纪初，随着计算能力的提升和译码算法的突破，其巨大的潜力才得以充分释放。 我们将详细阐述LDPC码的核心思想：通过稀疏的校验矩阵来描述编码结构。我们将解析“低密度”的含义，以及这种稀疏性如何在硬件实现上带来巨大的优势。本章将深入探讨LDPC码的构造方法，例如规则LDPC码和随机LDPC码，并分析不同构造方式对性能的影响。 译码是LDPC码的关键。我们将重点介绍其最核心的译码算法——“和积算法”（Sum-Product Algorithm），也称为“消息传递算法”（Message-Passing Algorithm）。通过在校验节点和变量节点之间传递概率信息，LDPC码能够进行高效的迭代译码，并且其性能非常接近香农极限，在很多场景下甚至超越了Turbo码。 本章还将讨论LDPC码在现代通信标准中的广泛应用，例如Wi-Fi、5G蜂窝网络、卫星通信以及数字电视广播等。我们会分析LDPC码为何能够成为这些高速、大容量通信系统的首选纠错码，以及它们是如何为我们的数字生活保驾护航的。 第五章：纠错码在现实世界中的“闪耀舞台”——应用实例剖析 理论研究的最终目的是为了解决实际问题。本章将把纠错码的理论知识转化为生动的应用场景，展示纠错码在各个领域扮演的关键角色。 我们将从我们最熟悉的通信领域开始。从手机通信中的信号失真，到Wi-Fi信号的稳定连接，再到卫星通信的远距离传输，纠错码是如何确保每一比特信息的准确无误。我们会具体分析在不同通信协议中，所采用的纠错码类型及其设计考量。 接着，我们将目光投向数据存储领域。光盘（CD、DVD、蓝光）是如何抵抗划痕和污渍的？硬盘和固态硬盘（SSD）又是如何检测和纠正内部存储错误的？本章将揭示纠错码在这些存储介质中，如何确保数据的持久性和可靠性。 此外，我们还将探索纠错码在其他领域的应用。例如，在条形码和二维码技术中，纠错码是如何让即使部分被遮挡的二维码也能被正确识别的？在航天和深空探测任务中，微弱的信号和恶劣的环境下，纠错码又是如何确保宝贵科学数据的完整性的？甚至在基因测序、二维码支付、以及某些高级加密技术中，我们都能看到纠错码的身影。 本章将通过丰富的案例研究，让读者深刻理解纠错码的实际价值，体会到这项技术在构建可靠数字社会中的基石作用。 第六章：面向未来的探索——纠错码的新挑战与发展趋势 尽管现有的纠错码技术已经非常成熟，但信息技术的飞速发展，也为纠错码的研究带来了新的挑战和机遇。本章将展望纠错码的未来发展方向。 我们将探讨在更高数据速率、更复杂信道模型下，现有纠错码性能的瓶颈。例如，在未来6G通信中，对极低延迟和极高可靠性的需求，将对纠错码提出更高的要求。 同时，我们也将关注新兴的纠错码技术。例如，极化码（Polar Codes）作为一类能够实现香农极限的编码，其在5G通信标准中的应用（例如控制信道）已经引起广泛关注。我们将介绍极化码的构造原理和译码方法，并探讨其与其他纠错码的对比优势。 此外，人工智能和机器学习在纠错码领域的应用也日益受到重视。如何利用机器学习来设计更优的编码结构？如何利用AI来加速译码过程？本章将对这些前沿研究进行介绍，为读者提供一个关于纠错码未来发展的宏观视角。 结语：编织坚不可摧的信息之网 《编织信息之网：纠错码的奥秘与实践》旨在为您揭示一个隐藏在数字世界深处的强大力量。从最基础的原理到最前沿的技术，我们努力用清晰易懂的语言，为您展现纠错码的智慧与魅力。无论您是通信工程师、计算机科学家，还是对信息技术充满好奇的普通读者，本书都希望能为您打开一扇通往全新领域的大门。 在信息的海洋中，纠错码如同无数精心编织的网，它们默默地工作，捕捉和修正那些试图破坏信息完整性的“错误信号”，确保着我们数字生活的顺畅与可靠。希望通过本书的学习，您能够对这一不可或缺的技术有更深入的理解，并 appreciate 到它为现代社会带来的巨大价值。

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这部号称“技术前沿”的著作，读完之后我感觉收获甚微，倒像是走马观花了事。全书的叙事节奏极其跳跃，概念的引入显得生硬而突兀，根本没有给读者一个循序渐进的理解过程。比如，它在开篇就抛出了几个极其复杂的数学模型，却吝啬于提供清晰的背景铺垫和直观的物理意义解释，仿佛默认读者都已是该领域的资深专家。我印象最深的是关于信道编码理论的部分，作者似乎热衷于展示各种晦涩的符号和复杂的公式推导，但这些推导的逻辑链条往往断裂，让人难以跟上思路。更令人沮丧的是，书中大量的图表制作得极其粗糙，标注模糊不清，很多关键的性能曲线图看起来像是随手绘制的草稿，完全无法用于严谨的学习和参考。我期待看到的是对底层原理的深刻剖析，以及它们如何在实际系统中得到优化和应用，但这本书给我的感觉更像是一本高度浓缩、缺乏润色的会议论文集，强行塞入了很多不相关或解释不足的内容，使得整体阅读体验非常碎片化和令人困惑。

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坦白讲，这本书的装帧和排版水准，完全配不上它宣称的“权威性”。纸张质量摸上去有一种廉价的粗糙感，内页的墨水浓淡不均，有些地方的印刷甚至出现了轻微的重影，这对于一本需要精读的技术书籍来说，简直是种折磨。更不用提校对工作了——错别字和标点符号的错误简直是随处可见，甚至在一些核心定义的地方，符号的混用也多次出现。这让我不禁怀疑，作者和出版社在付梓前是否进行了哪怕一次认真的审校？阅读过程中，我不得不频繁地停下来，用手机搜索来确认那些模糊不清的术语和明显有误的公式，极大地破坏了阅读的连贯性和心流状态。对于一个严肃的技术学习者而言，工具书的可靠性是基础，而这本书的质量，连“合格”的标准都难以达到，遑论“深入”或“前沿”。如果说内容是骨架，那么这糟糕的制作工艺，就是一副随时可能散架的皮囊。

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我对书中对“应用”部分的论述感到极度失望。书名中明确提到了“应用”，但实际内容却停留在非常高层面的概念描述，缺乏具体、可操作的工程实例和实现细节。例如，在讨论某个先进编码方案的硬件加速时，书中只是泛泛地提到了FPGA和ASIC的可能性，却完全没有给出任何关于资源消耗、延迟优化或流水线设计的具体分析。这就像是一个食谱只列出了食材名称，却不告诉你火候和步骤。读者真正想知道的，是如何克服实际部署中的功耗墙、如何处理实时性约束，以及在不同调制方式下的性能权衡。这本书在这方面近乎空白，它似乎满足于停留在理论的象牙塔内，对工业界关注的实际落地问题避而不谈，这使得它对于从事相关系统设计和优化的工程师来说，参考价值直线下降，沦为一本纯粹的理论概述手册，而且还是讲解得不够透彻的那种。

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这本书的结构安排混乱得令人发指，逻辑推进几乎没有章法可言。它像是一个知识点的随机游走，前一章还在讨论编码增益的理论极限，下一章却突然跳跃到某种特定通信标准的历史沿革，然后紧接着又插入了一段关于概率论基础的冗长回顾，这段回顾的内容在本书其他章节中其实已经有所涉及。章节之间的衔接和过渡生硬到需要读者自己用大量的背景知识去强行缝合。我尝试遵循目录的顺序阅读，结果发现自己像是在迷宫里绕圈，无法建立起一个清晰的知识体系框架。真正好的技术书籍应该像一条精心铺设的河流，引导读者自然而然地从源头流向汇入大海，但这本书给我的感觉更像是一堆散落的石头，需要我自己去费力堆砌才能看到一点形状，耗费的精力与最终的收获完全不成正比。

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从一个追求效率的学习者角度来看，这本书在“前沿”的阐释上显得过于保守和滞后。它似乎将大部分篇幅集中在一些已经被经典教科书详尽阐述过的基础框架上，对于近年来该领域取得突破性的进展——比如深度学习在解码优化中的应用、新的低复杂度迭代算法的突破——却只是蜻蜓点水般地提及了一两个术语，没有任何深入的探讨或对比分析。这使得这本书与其说是一本“前沿”著作，不如说是一本加厚了的、关于“上个世纪末”技术的汇编。如果我只是想了解基础知识，市面上已经有更成熟、更易读的选择。而对于希望了解最新研究方向和未来趋势的读者来说，这本书提供的价值几乎为零。它在信息的时效性和深度上都未能满足现代读者的期待，给我的整体印象是：这是一本错过了最佳发布时机，且内部信息密度严重不足的低效读物。

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