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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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