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出版者:清華大學齣版社

作者:張小虹

出品人:

頁數:291

译者:

出版時間:2007-9

價格:26.00元

裝幀:

isbn號碼:9787302154969

叢書系列:

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 信號處理
• DSP
• 通信工程
• 電子工程
• MATLAB
• 算法
• 濾波
• 傅裏葉變換
• 係統分析

好的，這是一本關於現代通信係統中的信道編碼理論與實踐的圖書簡介，完全不涉及《數字信號處理基礎》的內容： --- 現代通信係統中的信道編碼理論與實踐 導言：信息時代的守護者 在當今高度互聯的數字世界中，信息以光速傳播，但傳輸介質並非完美無瑕。無論是無綫電波的衰落、有綫電纜的噪聲乾擾，還是存儲介質的物理缺陷，數據在傳輸和存儲過程中都不可避免地會遭遇“失真”。信道編碼，正是現代信息工程中應對這一挑戰的基石技術。它不增加信息量，卻通過巧妙的冗餘設計，賦予瞭信息對抗乾擾的能力，確保瞭數據在噪聲中依然能被準確地恢復。 本書《現代通信係統中的信道編碼理論與實踐》旨在為讀者提供一套係統、深入且與時俱進的信道編碼知識體係。我們專注於將深奧的代數、概率和信息論原理，轉化為實際可操作的係統設計工具。本書不僅覆蓋瞭經典理論的精髓，更緊密結閤瞭5G、衛星通信、深空探測等前沿應用對高可靠性和高頻譜效率的迫切需求。 第一部分：理論基礎與信息論的基石 本部分為理解信道編碼的“為什麼”和“能做到什麼程度”奠定堅實的數學和信息論基礎。 第一章：通信信道模型與噪聲特性 本章首先剖析瞭各種物理信道的特性，包括加性高斯白噪聲（AWGN）信道、衰落信道（如瑞利和萊斯信道）以及離散信道（如二元對稱信道BSC和二元擦除信道BEC）。重點在於建立信息論中的“信道容量”概念，清晰闡釋香農信道容量定理的物理意義——即信息傳輸的理論極限。讀者將理解如何在理論上評估任何編碼方案的性能上限。 第二章：代數基礎與有限域運算 信道編碼的實現依賴於精確的代數運算。本章詳細迴顧瞭伽羅瓦域（有限域 $GF(q)$）的構建、多項式運算、模運算以及生成元和本原多項式的概念。這些工具是構造綫性分組碼和代數解碼算法（如Berlekamp-Massey算法的前置知識）的核心。 第三章：綫性分組碼的代數結構 本章深入探討最常用且易於分析的編碼類——綫性分組碼。內容包括：碼的生成矩陣 ($G$) 和校驗矩陣 ($H$) 的定義、構造方法（係統碼與非係統碼的轉換）、伴隨式（Syndrome）的計算及其與錯誤位置的關係。讀者將掌握如何通過最小漢明距離和伴隨式錶來評估碼的糾錯能力，並著重分析瞭如漢明碼、裏德-所羅門（RS）碼的初步結構。 第二部分：經典與現代編碼技術詳解 本部分聚焦於具體編碼方案的設計原理、編解碼流程及其在實際係統中的應用。 第四章：代數解碼技術——最大似然與伴隨式解碼 本章講解瞭如何從接收到的信號中恢復原始信息。首先引入最大似然（ML）解碼的思想，隨後集中介紹針對綫性分組碼的代數解碼方法。重點分析瞭漢明碼的唯一性糾錯解碼過程，以及針對RS碼和BCH碼的復雜解碼算法，包括歐幾裏得算法（Euclidean Algorithm）和Guruswami-Sudan算法的原理概述。 第五章：捲積碼及其 Viterbi 算法 捲積碼因其齣色的性能和相對簡單的硬件實現而被廣泛使用。本章詳細闡述捲積碼的編碼過程、狀態圖、以及對偶圖（網格圖）。核心內容是高效的Viterbi算法，該算法基於動態規劃原理，能夠在對數似然比（LLR）域上實現近乎最佳的軟判決最大似然解碼，是許多早期無綫通信係統的核心。 第六章：循環碼與 BCH/RS 碼的深度解析 本章將重點放在具有強大糾錯能力的循環碼傢族。BCH碼（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code）作為多錯誤糾正碼的代錶，其生成多項式的構造與求根過程將被細緻拆解。隨後，我們深入講解裏德-所羅門（RS）碼，這是CD、DVD和許多數字存儲係統賴以生存的編碼技術，重點闡述其在有限域上的多項式錶示和解碼流程。 第三部分：高性能編碼與前沿係統設計 隨著信息速率的提高，傳統編碼的性能瓶頸日益凸顯。本部分轉嚮當前最先進的、能夠逼近香農極限的編碼技術。 第七章：迭代譯碼與 Turbo 碼 Turbo碼是20世紀90年代的重大突破，它通過並行級聯和迭代譯碼實現瞭接近香農極限的性能。本章詳細介紹Turbo碼的結構（交織器、兩個並聯的組件編碼器、分流器），並重點剖析軟輸入軟輸齣（SISO）解碼器的核心——BCJR（Bahl, Cocke, Jelinek, Raviv）算法的工作原理和迭代過程。 第八章：LDPC 碼的結構與高效譯碼 低密度奇偶校驗碼（LDPC Code）是當前5G蜂窩通信和Wi-Fi 6標準的首選編碼方案。本章闡述LDPC碼的稀疏校驗矩陣錶示、Tanner圖的可視化工具，以及其基於概率推理的兩種主要譯碼方法：概率傳播（Belief Propagation）和最小和（Min-Sum）譯碼。我們將探討如何優化這些譯碼器以實現低延遲和高性能。 第九章：先進應用與未來方嚮 最後，本章將理論與實踐相結閤，探討瞭信道編碼在特定領域的最優化設計： 1. 極化碼（Polar Codes）： 介紹香農的“信道閤並”和“信道分裂”思想，以及如何利用“度”的概念高效構造極化碼，這是5G NR和未來通信的重要組成部分。 2. 信道感知編碼： 討論如何將信道狀態信息（CSI）反饋給編碼器，實現自適應調製與編碼（AMC）。 3. 麵嚮存儲的編碼： 探討如何應用RS碼、概率數據恢復（PDR）技術應對固態硬盤（SSD）和磁記錄係統的讀齣挑戰。 讀者對象與學習目標 本書適閤於通信工程、電子信息工程、計算機科學等相關專業的高年級本科生、研究生，以及從事無綫通信、數據存儲、衛星通信係統設計的工程師和研究人員。 通過學習本書，讀者將能夠： 熟練掌握信息論中信道容量的概念及其在係統設計中的指導意義。 理解並推導綫性分組碼和捲積碼的代數結構與解碼流程。 掌握Viterbi、BCJR和基於Tanner圖的LDPC譯碼算法的實現細節。 能夠根據不同的信道特性和性能指標，為實際係統選擇並設計最優的信道編碼方案。 對當前最前沿的Turbo碼、LDPC碼和極化碼有深入的工程理解。 ---

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這本書的裝幀和排版質量也值得一提，這直接影響瞭長時間閱讀的舒適度。字體選擇非常清晰，圖錶的繪製達到瞭專業的水準，綫條粗細適中，無論是復雜的波形圖還是係統框圖，都能一目瞭然。特彆是那些涉及頻譜分析的圖例，色彩的區分和標注邏輯性很強，不像有些掃描版教材那樣模糊不清。我個人對書中的附錄部分非常滿意，它不僅包含瞭重要的數學公式查閱錶，還提供瞭一些常用函數和算法的僞代碼，這極大地節省瞭我翻閱其他參考資料的時間。整本書的閱讀體驗非常流暢，幾乎沒有因為排版或印刷問題而中斷我的思緒。對於需要長期參考的工具書而言，這種高標準的物理呈現，無疑是提升學習效率的一個重要加分項，體現瞭編者和齣版方對讀者的尊重。

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這本關於“數字信號處理基礎”的教材，我最近纔入手。初看目錄，就被它詳盡的章節劃分所吸引。它不像有些入門書籍那樣囫圇吞棗，而是非常紮實地從最基本的離散時間信號與係統概念講起。比如，在傅裏葉分析那部分，作者沒有簡單地羅列公式，而是花瞭大量篇幅解釋瞭頻譜分析的物理意義，這對於我這個初學者來說至關重要。書中對Z變換的推導過程清晰可見，每一個步驟都講解得非常透徹，完全沒有那種“一看就懂，一寫就懵”的尷尬。特彆是關於捲積的講解，它用瞭好幾個直觀的例子，把原本抽象的數學運算變得可視化瞭許多。我尤其欣賞的是，作者在每章末尾都設置瞭大量的習題，這些習題的難度梯度設計得非常閤理，從基礎概念的鞏固到復雜工程問題的初步建模，都能一一覆蓋。我感覺這本書不僅僅是教你如何計算，更是在培養你對信號本質的理解力，能讓人一步步建立起堅實的理論基礎，為後續深入學習更高級的DSP算法打下瞭非常好的地基。

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我是一個工作瞭好幾年的工程師，這次為瞭應對項目升級，重新撿起瞭數字信號處理的知識。說實話，市麵上很多參考書都過於偏嚮理論推導，讀起來非常晦澀，讓人抓不住重點。但這本《數字信號處理基礎》給我的感覺是“實用至上”。它在介紹濾波器設計時，並沒有停留在理論層麵，而是非常細緻地對比瞭窗函數法、頻率采樣法等不同設計的優缺點，以及它們在實際應用中對計算資源和性能的影響。最讓我眼前一亮的是，書中對於有限脈衝響應（FIR）和無限脈衝響應（IHF）濾波器的結構分析，提供瞭大量的框圖和MATLAB仿真代碼示例，這使得原本枯燥的差分方程立刻鮮活瞭起來。我可以直接對照代碼進行修改和驗證，極大地提高瞭我的學習效率。這本書的編排邏輯非常貼閤工程實踐的思維，總是在講解完基礎工具後，立刻展示如何用這些工具去解決實際的信號處理問題，這一點對於忙碌的工程師來說，價值不可估量。

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坦白說，我過去對信號處理一直抱有畏懼心理，總覺得這東西是數學傢的“玩具”，離我的專業（偏嚮嵌入式係統開發）很遙遠。然而，我被朋友強力推薦後翻開瞭這本《數字信號處理基礎》，驚喜地發現它對“DSP”這個概念做瞭非常貼閤現代計算環境的闡釋。書中有一個章節專門探討瞭定點運算和浮點運算對數字濾波器性能的影響，這對於我進行資源受限的硬件實現工作來說，簡直是雪中送炭。它不僅講瞭“是什麼”，更講瞭“為什麼我們要這樣設計”以及“在硬件上會付齣什麼代價”。此外，書中對隨機信號處理的介紹部分也相當精彩，它沒有把隨機過程堆砌成一堆概率論的集閤，而是將其巧妙地融入到功率譜密度和維納濾波器的講解中，使得原本抽象的統計概念具有瞭明確的信號處理目標。這本書成功地架起瞭純理論與實際硬件約束之間的橋梁，讓我看到瞭DSP在工程中真正的應用價值。

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拿到這本書，我最大的感受是它的語言風格非常平易近人，帶著一種老派學者的嚴謹和耐心。它沒有使用太多花哨的術語來炫耀知識的深度，而是采用瞭一種娓娓道來的敘事方式。例如，在講解如何進行快速傅裏葉變換（FFT）時，它並沒有直接拋齣蝶形運算的復雜公式，而是先花瞭一大段文字，用“分治法”的思想去解釋為什麼要分解，分解的目的是什麼，這個過程本身就蘊含瞭一種智慧。書中對離散時間傅裏葉變換（DTFT）的收斂性分析部分處理得極其謹慎，每一步的假設和限製都交代得清清楚楚，讓人對信號的周期延拓和頻譜泄漏有瞭更深刻的體悟。對於我們這些更偏嚮理論研究的學生來說，這種對基礎原理的深度挖掘是至關重要的，它能確保我們在後續的碩士或博士研究中，不會因為對基本概念理解上的偏差而走彎路。這本書的價值，在於它為我們構建瞭一個不易動搖的知識底層架構。

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