Essentials of Error-Control Coding

Essentials of Error-Control Coding pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Moreira, Jorge Castineira/ Farrell, Patick Guy
出品人:
页数:388
译者:
出版时间:2006-9
价格:651.00元
装帧:HRD
isbn号码:9780470029206
丛书系列:
图书标签:
  • communication
  • Error Control Coding
  • Coding Theory
  • Information Theory
  • Digital Communication
  • Data Compression
  • Channel Coding
  • Cryptography
  • Wireless Communication
  • Signal Processing
  • Computer Science
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具体描述

Rapid advances in electronic and optical technology have enabled the implementation of powerful error-control codes, which are now used in almost the entire range of information systems with close to optimal performance. These codes and decoding methods are required for the detection and correction of the errors and erasures which inevitably occur in digital information during transmission, storage and processing because of noise, interference and other imperfections. Error-control coding is a complex, novel and unfamiliar area, not yet widely understood and appreciated. This book sets out to provide a clear description of the essentials of the subject, with comprehensive and up-to-date coverage of the most useful codes and their decoding algorithms. A practical engineering and information technology emphasis, as well as relevant background material and fundamental theoretical aspects, provides an in-depth guide to the essentials of Error-Control Coding. Provides extensive and detailed coverage of Block, Cyclic, BCH, Reed-Solomon, Convolutional, Turbo, and Low Density Parity Check (LDPC) codes, together with relevant aspects of Information Theory EXIT chart performance analysis for iteratively decoded error-control techniques Heavily illustrated with tables, diagrams, graphs, worked examples, and exercises Invaluable companion website features slides of figures, algorithm software, updates and solutions to problems Offering a complete overview of Error Control Coding, this book is an indispensable resource for students, engineers and researchers in the areas of telecommunications engineering, communication networks, electronic engineering, computer science, information systems and technology, digital signal processing and applied mathematics.

《信息编织的艺术:现代通信中的纠错码原理与应用》 一部关于信息安全与可靠传输的深度探索 在当今这个信息爆炸的时代,数据传输的可靠性与效率是衡量一切现代通信系统的核心标准。从深空探测器向地球发送微弱信号,到高速光纤网络中承载海量数据的流动,再到移动设备间瞬息万变的连接,信息的“保真度”始终面临着来自环境噪声、信道衰落乃至人为干扰的严峻考验。《信息编织的艺术:现代通信中的纠错码原理与应用》 正是为理解和掌握这一关键技术——纠错编码(Error-Control Coding, ECC)——而精心撰写的一部权威著作。 本书旨在提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识体系,帮助读者超越教科书层面的基本概念,深入到现代编码理论的尖端领域。它不仅细致梳理了经典编码理论的基石,更聚焦于当前工业界和前沿研究中最具影响力的现代编码方案及其性能极限的探究。 第一部分:理论的基石与数学的严谨 本书的开篇部分,以扎实的数学基础为引,为后续复杂编码结构的理解铺设了坚实的桥梁。我们从信息论的视角切入,回顾香农的信道编码定理,明确了纠错能力的理论边界——信道容量。 随后,重点转向代数编码的精髓。读者将系统学习到有限域(Galois 域)的数学结构及其运算规则,这是所有线性分组码构造的底层逻辑。我们详细剖析了线性分组码(Linear Block Codes) 的核心概念,包括生成矩阵、校验矩阵以及伴随式(Syndrome)的计算与错误定位机制。汉明码(Hamming Codes) 被用作理解最小距离、最小汉明权重与纠错能力之间关系的完美范例。 进阶章节深入探讨了具有更强纠错能力的经典代数码族: 循环码(Cyclic Codes):着重阐述其基于多项式的代数结构,以及如何利用多项式除法高效地实现编码与译码过程。毕克码(BCH Codes)作为循环码中最著名且应用最广的子类,其构造原理、最小距离的确定方法,以及利用钱证(Berlekamp-Massey Algorithm)进行代数译码的完整流程,均被详尽拆解。 里德-所罗门码(Reed-Solomon Codes, RS Codes):这类码在数据存储(如CD、DVD、QR码)和数字传输中占据核心地位。本书不仅讲解了其基于戈帕指数域(Gopala Field)的构建,更细致描述了其高效的译码算法,特别是基于帕特森(Peterson-Gorenstein-Zierler)算法和高效的八进制算法(Berlekamp’s Algorithm)在实际工程中的应用。 第二部分:性能的飞跃——现代与迭代解码技术 要突破经典代数码的性能瓶颈,必须转向概率与迭代的译码范式。本书将大量篇幅用于介绍那些在当前通信标准中占据主导地位的现代高性能编码技术。 迭代译码的革命: Turbo 码(Turbo Codes):作为第一个接近香农极限的实际编码方案,Turbo 码的结构——交织器(Interleaver)、两个或多个并行的卷积编码器,以及迭代的对数似然比(Log-Likelihood Ratio, LLR)译码器——被逐层剖析。我们将详细分析迭代次数对性能的提升效应,并讨论其在第三代移动通信(3G)中的里程碑式应用。 LDPC 码(Low-Density Parity-Check Codes):由Robert Gallager首次提出,并在21世纪因高效的概率译码而复兴。本书重点阐述了LDPC码的稀疏校验矩阵结构,以及基于Tanner 图的图形化译码视角。对于其核心的消息传递算法(Message Passing Algorithm, MPA),包括和积算法(Sum-Product Algorithm) 和最小乘算法(Min-Sum Algorithm),提供了详尽的数学推导和性能比较,强调其在5G NR和Wi-Fi 6等新一代标准中的核心地位。 性能优化的前沿探索: 极化码(Polar Codes):作为第一种被证明可以达到香农容量的编码方案,极化码的理论基础——信道极化现象,将被清晰阐释。本书将聚焦于其构造过程、基于稀疏重构(Successive Cancellation)的快速译码方法,以及在下一代通信系统(如5G的控制信道)中的应用前景。 第三部分:信道模型与实际工程考量 理论性能的实现,离不开对真实信道特性的精确建模和工程实践的权衡。本书的最后部分将理论与实践紧密结合: 1. 信道模型的多样性:除了经典的二元对称信道(BSC)和高斯信道(AWGN),本书还探讨了衰落信道(Fading Channels),如瑞利衰落和莱斯衰落,并分析了纠错码在这些复杂环境下性能退化的机理。 2. 交织器的作用:详细阐述了随机化(Randomization) 的重要性,即交织器如何将信道引入的突发错误(Burst Errors)转化为独立且均匀分布的随机错误,从而使迭代译码器发挥最大效能。 3. 码率与复杂度的权衡:本书并未停留在性能的极限追求上,而是提供了实际设计指南。我们将对比不同码族(如BCH, RS, Turbo, LDPC)在特定码率下,其编码器和译码器的计算复杂度、延迟(Latency),以及对硬件实现(如FPGA或ASIC)的要求,帮助工程师做出最优化的设计选择。 4. 混合编码系统:介绍了现代系统中如何结合使用不同类型的编码器,例如使用RS码进行强大的纠正能力,同时辅以卷积码或Turbo码在低信噪比下的优越性能,构建多层级的保护方案。 面向读者: 本书适合于通信工程、电子工程、计算机科学与信息安全等领域的高年级本科生、研究生,以及需要深入理解现代通信系统底层原理的科研人员和系统工程师。它不仅仅是一本公式的集合,更是一部引导读者掌握信息保护艺术的路线图,确保读者能够理解为何今天的数字世界能够如此可靠和高效地运作。通过对本书的研习,读者将能够独立设计、分析和优化先进的纠错编码方案,站在信息技术前沿解决实际的可靠性挑战。

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