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出版者:電子工業齣版社

作者:李棠之等編

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2001-01-01

價格:22.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787505362574

叢書系列:

圖書標籤:

• 通信原理
• 電子綫路
• 模擬電路
• 信號處理
• 電路分析
• 無綫通信
• 射頻電路
• 濾波器設計
• 放大器設計
• 電路基礎

深入解析現代通信係統與信號處理的基石：《信息理論與編碼技術》 本書旨在全麵而深入地探討現代通信係統賴以運行的理論基礎與核心技術，即信息論和信道編碼理論。它不僅是一本麵嚮電子工程、通信工程及相關專業學生和研究人員的教材，更是一部為係統設計者和算法工程師提供的理論與實踐參考手冊。 第一部分：信息論基礎——量化信息與傳輸極限 本部分奠定瞭信息論的數學基礎，並闡述瞭信息度量的核心概念。 第一章：概率論迴顧與隨機變量基礎 盡管讀者可能已具備基礎概率知識，本章將聚焦於通信係統所需的特定概率模型。我們將從離散和連續隨機變量齣發，詳細介紹其概率密度函數（PDF）和纍積分布函數（CDF）。重點討論高斯隨機變量、泊鬆過程以及馬爾可夫鏈等在通信信道建模中至關重要的工具。拉普拉斯變換和傅裏葉變換在描述隨機信號時的應用將被深入剖析。 第二章：信息量的度量與熵 本章的核心在於信息的量化。我們將嚴謹地定義自信息（Self-Information）及其單位——比特（bit）。隨後，引入香農熵（Shannon Entropy），將其定義為隨機變量不確定性的度量。我們不僅討論離散隨機變量的熵，還會深入探討連續隨機變量的微分熵，並分析其局限性（如依賴於坐標係的選取）。 第三章：聯閤熵、條件熵與互信息 在多變量係統中，單一變量的熵已不足以描述復雜關係。本章將細緻展開聯閤熵、條件熵的概念，並建立它們之間的基本不等式關係（如鏈式法則）。核心內容是互信息（Mutual Information, MI），它量化瞭兩個隨機變量之間的相互依賴程度。我們將從互信息齣發，探究信息流動的方嚮和強度，為後續的信道容量分析做好鋪墊。 第四章：信息源的無損壓縮與熵編碼 本章關注信息論在數據壓縮領域的應用。首先，介紹數據壓縮的基本模型：源編碼器與解碼器。隨後，詳細推導和分析霍夫曼編碼（Huffman Coding）的構造原理和最優性證明。在此基礎上，我們將進一步探討算術編碼（Arithmetic Coding），它能更高效地逼近信源的理論熵極限。對於連續信源，則引入微分熵的極限處理和基於模型的編碼方法。 第五章：信道容量定理與香農極限 這是信息論的基石。本章將信道模型化為輸入、輸齣和噪聲的隨機過程。我們將定義信道矩陣和轉移概率分布。核心成果是信道容量（Channel Capacity, $C$）的定義——即在所有可能的輸入分布中可獲得的最大互信息。隨後，我們將詳細推導著名的有噪高斯信道（AWGN Channel）的容量公式（Shannon-Hartley 定理），並分析帶寬、信噪比（SNR）與容量之間的對數關係。本章強調，容量代錶瞭在該信道上無錯誤傳輸的理論速率上限。 --- 第二部分：信道編碼技術——對抗乾擾與衰減 本部分將理論知識轉化為實際的糾錯和檢錯技術，使數據能夠在含有噪聲的信道上可靠傳輸。 第六章：編碼基礎：綫性分組碼 本章介紹係統性的代數編碼方法。我們將從最基礎的綫性分組碼入手，定義碼字空間、生成矩陣（$G$）和校驗矩陣（$H$）。重點在於漢明距離（Hamming Distance）和最小距離的概念，它們直接決定瞭碼的糾錯能力。本章將深入分析漢明碼（Hamming Codes）的設計、編碼過程和最小距離解碼（如使用伴隨式 Syndromes）。 第七章：循環冗餘校驗碼（CRC）與代數解碼 CRC是當前數據鏈路層和存儲設備中最常用的檢錯機製。本章將介紹多項式域上的運算，定義生成多項式 $g(x)$，並推導齣發送方如何利用模二運算生成校驗位。本章會詳細論證 CRC 如何有效地檢測突發錯誤（Burst Errors）。 第八章：捲積碼與 Viterbi 譯碼 針對連續數據流，本章引入捲積碼（Convolutional Codes）。我們將使用狀態圖（State Diagram）和網格圖（Trellis Diagram）來錶示編碼過程。核心內容是維特比（Viterbi）算法，該算法基於最大似然準則，利用動態規劃高效地進行最佳軟判決或硬判決譯碼，極大地提高瞭性能。 第九章：代數譯碼與糾錯的上限逼近 本章轉嚮更強大的代數糾錯碼，它們能夠糾正隨機錯誤。 裏德-所羅門碼（Reed-Solomon Codes, RS）： 深入探討 RS 碼在有限域（Galois Field, GF($2^m$)）上的構造，重點分析其作為分組碼的特性，以及應用廣度（如 CD、DVD、數據存儲）。 BCH 碼： 作為 RS 碼的推廣，介紹 BCH 碼的最小距離設計原理，包括求根多項式和伴隨矩陣的計算。 第十章：現代高性能編碼技術：迭代譯碼 為瞭突破傳統代數譯碼的性能瓶頸，本章引入現代通信係統（如 3G/4G/5G）的核心技術——迭代譯碼。 Turbo 碼： 詳細分析由兩個或多個捲積碼並行連接，並通過交織器（Interleaver）耦閤而成的結構。重點講解概率域的 BCJR 算法（或 Max-Log-MAP 算法）在迭代譯碼中的作用及其接近香農極限的驚人性能。 低密度奇偶校驗碼（LDPC Codes）： 介紹 LDPC 碼的稀疏校驗矩陣結構。重點闡述其基於因子圖（Factor Graph）的和積（Sum-Product）算法進行譯碼，以及 LDPC 碼在實際應用（如 Wi-Fi、DVB-S2）中的優勢和譯碼性能的收斂性分析。 本書通過對信息論的嚴謹論述，為讀者構建起通信係統性能的理論天花闆；再通過對經典與現代編碼技術的係統講解，提供瞭突破這一天花闆，實現可靠通信的工程化手段。全書力求理論的深度與工程實踐的廣度相結閤，使讀者能夠真正理解並掌握現代數字通信的核心驅動力。

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這本書的閱讀難度麯綫極其不平滑，仿佛是不同作者在不同時間、帶著完全不同的專業背景硬拼湊起來的一本教材。前麵幾章對基礎電路理論的闡述還算清晰，雖然仍舊偏嚮於理論推導，但至少還能看齣一點邏輯脈絡。然而，一旦進入到關於“調製解調”和“信道編碼”的部分，風格就陡然轉嚮瞭晦澀的數學符號和復雜的矩陣運算，仿佛突然從一本關於晶體管基礎的書跳躍到一本高等代數教材。我嘗試對照著其他更側重於射頻和微波電路的書籍進行交叉學習，發現它在描述現代高速ADC/DAC接口時，完全沒有提及諸如時鍾抖動（Jitter）控製、阻抗匹配的精細處理這些對實際係統性能至關重要的電路設計挑戰。它對這些關鍵的“電子”細節的忽略，使得整本書的結論和推導都顯得非常不接地氣。這本書似乎更專注於信息如何在理論上被編碼和傳輸，而完全不關心在真實物理世界的電子元件上，如何纔能高效、穩定地完成這一過程。

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這本書的裝幀和排版倒是挺精美，紙張質量也屬上乘，但內容本身卻讓我感到非常“空洞”。它似乎將“通信”這個大詞進行瞭過度泛化，內容涵蓋瞭從電磁波傳播到量子糾纏的各種現象描述，但缺乏對核心“電子綫路”的深入剖析。我本來是想學習如何設計一個高Q值的諧振腔濾波器，或者如何用Spice仿真器去驗證一個平衡混頻器的性能指標，結果這本書裏反復齣現的是關於信息論中熵的計算，或者某種高級編碼理論的數學推導。這些內容或許在信息科學領域是重要的，但對於一個專注於硬件層麵的電子工程師而言，這些信息密度過低，且與我們的核心需求偏差太大。就好比你買瞭一本關於汽車維修手冊，結果裏麵花瞭大部分篇幅在討論內燃機的工作原理的分子動力學模擬，而不是如何更換刹車片和調整點火正時。我真的很難找到其中任何一個章節能夠直接指導我進行電路的選型和設計決策。

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這本書的書名是《通信電子綫路》，但我拿到手翻閱之後，發現它更像是一本係統工程的入門指南，而不是我預想中那種聚焦於具體元器件、參數和波形分析的專業書籍。我的期待是能深入瞭解現代通信係統中的關鍵電路模塊是如何設計和實現的，比如高頻放大器、混頻器、鎖相環等等。然而，這本書的重點似乎完全放在瞭對“係統”層麵的抽象描述上，通篇充斥著大量的概念定義和理論框架的構建，對於那些實際動手操作和仿真中經常遇到的技術難題，比如噪聲抑製、非綫性失真處理、或者特定工藝下的電路優化，幾乎沒有提及。舉個例子，它花瞭大篇幅討論瞭Shannon定理的理論意義，卻對如何設計一個滿足特定信噪比要求的實用接收機前端沒有提供任何可操作的指導。對於一個想通過閱讀這本書來提升工程實踐能力的工程師來說，這無疑是一種煎熬，感覺像是被帶到瞭一個宏偉的理論殿堂，但找不到通往實際工作颱的路徑。如果這本書的定位是理論基礎教材，那它的深度還算可以，但對於追求實用性和工程細節的讀者來說，它的價值就非常有限瞭。

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我花瞭整整一個下午試圖理解其中關於“信息流調度與資源分配”的那幾章內容，但說實話，看完之後我感覺比沒看之前更加睏惑瞭。這本書的行文風格極其晦澀和學術化，它似乎刻意避開瞭任何直觀的解釋和圖示來輔助理解。作者似乎默認讀者已經完全掌握瞭高等數學中大量抽象的優化理論和隨機過程知識，然後直接將這些復雜的數學模型拋瞭齣來。閱讀體驗非常糟糕，每當我試圖將書中的公式和描述與實際的基站部署或光縴通信鏈路聯係起來時，都會立刻感到思維卡殼。我期待的是能看到一些經典的通信協議棧中的數據鏈路層或網絡層是如何通過具體的電子邏輯（比如FPGA實現或ASIC設計）來完成調度的案例分析，哪怕是一個簡化的模型也好。結果，這本書更像是在討論一種純粹的數學遊戲，對電路的物理實現層麵關注甚少，導緻我無法建立起理論與物理世界之間的橋梁。如果不是為瞭完成某個必須引用的文獻要求，我真想直接把它扔迴書架，因為它的內容與我日常接觸的通信硬件開發工作幾乎沒有交集。

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從一個學習者的角度來看，這本書的知識體係構建是嚴重失衡的。它花費瞭大量的筆墨去介紹各種曆史上的通信技術概念，比如早期的調幅、調頻係統，用瞭很多篇幅去描述它們的原理框圖，但是對於當下主流的OFDM、MIMO等現代寬帶通信技術中的核心收發機結構，卻隻是蜻蜓點水，一帶而過。更令人費解的是，在介紹那些曆史性概念時，作者選擇瞭一種敘事曆史的角度，而不是從電路實現的角度去剖析其優勢和劣勢。例如，在講解再生檢波器時，它僅僅描述瞭它的結構，卻沒有深入分析其在實際噪聲環境下的靈敏度極限，以及為什麼現代係統不再使用它的技術原因。我感覺這本書更像是一本“通信技術簡史”的摘錄，而不是一本側重於“電子綫路”實戰的書籍。對於一個希望跟上當前技術前沿、掌握現代數字通信係統實現細節的讀者來說，這本書提供的幫助微乎其微，它給我的感覺是知識的廣度遠大於深度，而且深度所在的方嚮也並非我所求。

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