Coding Theory and Cryptology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Niederreiter, Harald

出品人:

页数:460

译者:

出版时间:

价格:490.64元

装帧:Pap

isbn号码:9789812384508

丛书系列:

图书标签:

• Coding Theory
• Cryptology
• Information Security
• Algebraic Structures
• Discrete Mathematics
• Error Correction
• Cryptography
• Algorithms
• Number Theory
• Combinatorics

图书简介：《现代通信系统中的纠错编码与安全通信原理》 作者： [此处留空，以示内容与原书无关] 出版社： [此处留空，以示内容与原书无关] ISBN： [此处留空，以示内容与原书无关] 页数： 约 650 页（正文） 装帧： 精装，全彩印刷 --- 内容概述 《现代通信系统中的纠错编码与安全通信原理》是一本深入探讨信息论、信道编码理论、以及现代安全通信技术基础的专业性著作。本书旨在为通信工程、电子信息、计算机科学等领域的学生、研究人员及工程技术人员提供一个全面、深入且具有实践指导意义的知识框架。全书以建立稳固的理论基础为核心，辅以大量的工程实例和算法分析，确保读者能够准确理解从信息源到信道传输、再到最终安全接收的完整流程中的关键技术。 本书的结构严谨，逻辑清晰，分为四个主要部分：信息论基础、经典信道编码技术、现代前沿编码理论，以及安全通信原理导论。我们力求避免任何与“密码学”或“加密理论”直接相关的特定算法讨论，而是专注于信息论极限和错误控制机制的设计与分析，确保内容聚焦于信息的可靠性而非机密性。 --- 第一部分：信息论与可靠性度量（约 120 页） 本部分为全书的理论基石，详细阐述了香农信息论的核心概念及其在通信系统中的应用。重点在于如何量化信息、度量不确定性以及定义信道的容量限制。 1. 信息与熵： 离散和连续随机变量的熵、联合熵、条件熵的定义与性质。互信息（Mutual Information）作为衡量两个随机变量之间依赖程度的关键指标的深入分析。 2. 信源编码理论： 介绍无损压缩的基本原理，包括霍夫曼编码（Huffman Coding）的构造与性能分析，以及算术编码（Arithmetic Coding）的高效性。强调信息源编码如何最大限度地减少冗余，逼近信息熵的理论下限。 3. 信道容量定理： 详细推导并阐释香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），明确了在特定噪声水平（AWGN）下，理想信道所能达到的最大可靠传输速率。本节严格区分了“容量”的理论意义与实际编码系统的性能差距。 4. 随机过程基础： 引入平稳随机过程、功率谱密度（PSD）等概念，为后续的噪声信道建模打下基础。 --- 第二部分：经典线性分组与卷积编码（约 180 页） 本部分聚焦于工程实践中应用最广泛的、基于代数结构构建的错误控制码。重点在于如何构造具有特定纠错能力的代数结构，并分析其在实际信道上的解码性能。 1. 代数基础回顾： 有限域（Galois Fields, GF($2^m$)）的构造、多项式代数、生成矩阵与校验矩阵的定义，以及它们在构造线性分组码中的作用。 2. 线性分组码（Linear Block Codes）： 系统化地介绍汉明码（Hamming Codes）、BCH 码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes）的基本构造方法、最小距离与纠错能力的关系。着重分析了彼得森-戈伦斯坦-泽利（Peterson-Gorenstein-Zier, PGZ）解码算法和欧几里得（Euclidean）算法在BCH码解码中的应用。 3. 循环码与卷积码： 详细讲解循环码的代数特性，包括生成多项式、根多项式的选择。对于卷积码，本书侧重于其在时间域上的结构，对比分析了维特比（Viterbi）算法的实现细节、复杂度以及在最大似然解码中的性能优势。 4. 代数解码的性能边界： 使用球形打包理论（Sphere Packing Bound）和截断界限（Truncated Bound）来评估经典码的纠错潜力，并与香农极限进行对比。 --- 第三部分：现代前沿编码理论（约 200 页） 这一部分深入探讨了近几十年来对纠错性能产生革命性影响的代数-几何（Algebraic-Geometric）和迭代（Iterative）编码技术，这些技术极大地逼近了香农极限。 1. 代数几何码基础： 介绍代数几何的初步概念，如代数曲线、函数域等，并阐述如何利用这些结构构造出具有优异性能的黎曼-罗赫（Riemann-Roch）定理相关的几何码。 2. 低密度奇偶校验码（LDPC Codes）： 详尽介绍LDPC码的稀疏校验矩阵结构，其与Tanner图的对应关系。重点分析了基于Tanner图的和积（Sum-Product）算法及置信度传播（Belief Propagation, BP）译码的迭代过程，包括其收敛速度和实现复杂性。 3. Turbo 码原理与结构： 深入剖析Turbo码的核心——两个并行的卷积码结构（或称交织器前的编码器）与一个随机交织器（Random Interleaver）的协同工作机制。详细解释了最大先验概率（MAP）译码器、最大后验概率（MAP）译码器（Max-Log-MAP, Min-Sum）的原理及其在迭代译码中的作用。 4. 有限长性能分析： 讨论了在有限码长下，现代编码系统（如LDPC和Turbo码）如何通过优化交织器设计和迭代次数，实现“准香农极限”的性能。 --- 第四部分：安全通信的系统基础（约 150 页） 本部分将视角从纯粹的错误控制转向了构建可靠且具备基础安全保障的通信系统的宏观层面，重点讨论了物理层安全和对抗性信道下的信息可靠性维护，不涉及任何加密算法或密钥管理。 1. 信道建模与噪声对抗： 深入分析比高斯白噪声（AWGN）更具挑战性的信道模型，如衰落信道（瑞利衰落、莱斯衰落）和脉冲噪声信道。讨论如何利用信道状态信息（CSI）优化编码与调制方案的选择。 2. 抗干扰编码与检测： 介绍如何设计能够抵抗特定模式干扰（如窄带干扰、故意干扰）的编码序列。讨论了正交频分复用（OFDM）系统中的信道估计与误差校正机制，强调其对频率选择性衰落的鲁棒性。 3. 物理层安全导论： 从信息论角度探讨在窃听者存在的场景下，如何利用信道不确定性来保证合法接收的可靠性。这包括对容量边界在多用户、多信道环境下的重新定义，重点关注合法用户和窃听者之间的信道差异如何用于提高信息传输的“可达性”而非“保密性”。 4. 系统级设计考量： 探讨编码效率、延迟、处理复杂度与系统吞吐量之间的权衡。包含对先进编码技术在5G及未来无线通信标准中的实际应用案例分析，如对码率、码长选择对系统延迟预算的影响。 --- 目标读者与特色 本书的独特之处在于其理论的深度与工程的广度的完美结合。它不仅详尽阐述了香农理论的严格推导，更将焦点放在了LDPC、Turbo码等现代技术如何在实际的有限资源和噪声环境中，逼近甚至超越理论预测的性能。本书严格限定在可靠传输（Reliability）与信息论极限的范畴内，旨在提供一套全面的、应用于信息论和信道编码领域的扎实知识体系，是相关领域研究生和专业工程师案头的必备参考书。

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