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周清峰 著

圖書標籤:

• 無綫通信
• 網絡編碼
• 信息論
• 無綫網絡
• 通信理論
• 編碼理論
• 信號處理
• 優化理論
• 協議設計
• 移動通信

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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115366412

商品編碼：29616386787

包裝：精裝

齣版時間：2014-11-01

基本信息

書名：無綫網絡編碼

定價：78.00元

作者：周清峰

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2014-11-01

ISBN：9787115366412

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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專業技術書籍，*前沿的研究成果與研究熱點
　　外極具知名度的物理層網絡編碼的創始人執筆
　　理論基礎知識和前沿科技成果之間的平衡，是先進性和實用性的統一
　　附有部分仿真代碼

內容提要

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《無綫網絡編碼》主要討論網絡編碼在無綫通信網絡中的應用、技術難題、解決方案以及新的技術發展方嚮。針對無綫雙嚮中繼網絡下的網絡編碼技術，《無綫網絡編碼》內容分為兩個部分：部分討論在三節點雙嚮中繼係統中，完成一雙符號交換需要三個時隙的鏈路層網絡編碼；第二部分討論完成同樣的符號交換僅需要兩個時隙的物理層網絡編碼。
　　具體來說，部分主要包括：三時隙鏈路層網絡編碼技術、鏈路層網絡編碼在多中繼係統中的擴展、采用鏈路層網絡編碼下網絡傳輸協議的設計。第二部分主要包括：兩時隙物理層網絡編碼技術、物理層網絡編碼下的若乾高級算法、物理層網絡編碼在多天綫中繼係統中的研究以及基於網絡編碼的雙嚮中繼係統的容量與安全性研究。
　　《無綫網絡編碼》可作為高校通信專業本科高年級的選修教程或者研究生的課程教材，也可作為無綫通信研究人員的參考書。

目錄

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章　雙嚮中繼信道和網絡編碼概述
1.1　網絡編碼在無綫中繼信道中的應用
1.1.1　鏈路層網絡編碼簡介
1.1.2　物理層網絡編碼簡介
1.2　雙嚮中繼信道的擴展
1.2.1　TWRC並行多中繼
1.2.2　TWRC串行多中繼
1.2.3　多源節點單中繼係統
1.2.4　多節點多天綫中繼係統
1.2.5　多節點多中繼多跳係統
1.3　全書架構與邏輯關係
參考文獻
部分　鏈路層網絡編碼
第2章　簡單鏈路層網絡編碼算法
2.1　網絡編碼
2.1.1　同步網絡編碼
2.1.2　異步網絡編碼
2.1.3　使用網絡編碼的雙嚮中繼信道速率域、閤速率分析
2.2　聯閤網絡編碼與疊加編碼(INSC)技術
2.2.1　係統模型
2.2.2　INSC機製的分析
2.2.3　不同機製間的比較及仿真
2.3　COPE無綫網絡編碼的實現
2.3.1　無綫網絡編碼COPE簡介
2.3.2　COPE重要設計細節
2.3.3　無綫網絡編碼的增益
2.3.4　COPE在一些簡單拓撲結構中的實驗
2.4　網絡擴頻碼
2.4.1　完全互補序列及應用
2.4.2　網絡擴頻碼
2.4.3　應用實例與討論
參考文獻
第3章　擴展鏈路層網絡編碼算法
3.1　信道編碼與網絡編碼聯閤算法
3.1.1　應用背景
3.1.2　係統模型
3.1.3　直接網絡編碼
3.1.4　軟網絡編碼
3.1.5　軟網絡編碼的性能分析
3.1.6　軟網絡編碼的性能仿真
3.1.7　相關理論推導
3.2　多天綫鏈路層網絡編碼算法
3.2.1　多天綫雙嚮中繼中基於鏈路層網絡編碼的重傳機製
3.2.2　MIMO雙嚮中繼網絡
3.2.3　MIMO雙嚮中繼網絡的網絡模擬實現
3.2.4　重傳機製的比較分析
3.2.5　MIMO網絡編碼的雙嚮多跳中繼網絡硬件原型
3.3　中繼選擇算法
3.3.1　單中繼選擇算法
3.3.2　雙中繼選擇算法
3.3.3　中繼選擇算法的應用
參考文獻
第4章　鏈路層網絡編碼網絡協議分析
4.1　基於網絡編碼的調度
4.1.1　網絡編碼與調度的關係
4.1.2　自適應網絡編碼調度
4.1.3　網絡編碼與機會調度
4.1.4　MIMO與網絡編碼聯閤調度
4.1.5　MIMO與網絡編碼聯閤調度的算法分析
4.2　基於網絡編碼的數據鏈路層協議設計
4.2.1　網絡編碼與重傳
4.2.2　網絡編碼在重傳中減少時延
4.2.3　網絡編碼重傳次數分析
4.3　基於網絡編碼的路由層協議設計
4.3.1　集中式編碼感知路由
4.3.2　編碼感知路由度量
4.3.3　分布式路由協議設計
4.3.4　改進型機會路由協議與網絡編碼
4.4　基於網絡編碼的應用層協議設計
4.5　其他課題
4.5.1　可解碼包數大問題
4.5.2　小轉發次數問題
參考文獻
第二部分　物理層網絡編碼
第5章　簡單物理層網絡編碼算法
5.1　PNC簡介
5.1.1　傳統傳輸方案(TS方案)
5.1.2　鏈路層網絡編碼傳輸方案(SNC方案)
5.1.3　物理層網絡編碼
5.2　PNC的理論推廣
5.2.1　PNC的分類
5.2.2　有限集閤物理層網絡編碼(PNCF)
5.2.3　無限集閤物理層網絡編碼(PNCI)與PNCF的比較
5.3　影響PNC應用的其他因素
5.3.1　噪聲的影響
5.3.2　重傳機製的影響
5.3.3　前嚮糾錯及信道編碼的影響
5.3.4　同步的影響
5.3.5　信道的影響
5.3.6　網絡拓撲的影響
參考文獻
第6章　高級物理層網絡編碼算法
6.1　基於鏈路信道編碼的PNC映射
6.1.1　同步信道編碼PNC
6.1.2　異步信道編碼PNC
6.1.3　數值結果與討論
6.2　優映射PNC
6.2.1　雙嚮中繼的兩個階段
6.2.2　映射和星座設計
6.3　盲已知乾擾消除算法
6.3.1　係統模型和係統構架
6.3.2　平坦衰落信道中盲已知乾擾消除算法
6.3.3　頻率選擇性衰落信道中的BKIC
6.3.4　性能分析
6.3.5　數字仿真
參考文獻
第7章　多天綫物理層網絡編碼
7.1　綫性MIMO PNC方案
7.1.1　綫性MIMO網絡編碼模型
7.1.2　綫性MIMO PNC檢測
7.1.3　誤碼率性能分析
7.1.4　仿真與數值結果
7.2　PNC信道量化
7.2.1　基於VBLAST的MIMO NC方案
7.2.2　PNC信道量化方案
7.2.3　分集性能分析
7.2.4　仿真結果與討論
參考文獻
第8章　雙嚮中繼信道容量
8.1　高斯TWRC信道容量
8.1.1　PNC信息容量的外界
8.1.2　鏈路到鏈路的信道編碼PNC
8.1.3　在對稱TWRC中可達的對稱信息率
8.1.4　點到點信道編碼的ANC方案
8.2　PNC在安全傳輸中的應用
8.2.1　係統模型
8.2.2　安全傳輸信息率
8.2.3　可達安全信息率上限
8.2.4　數值結果與討論
參考文獻
名詞索引

作者介紹

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文摘

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序言

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《信息洪流中的智慧之光——無綫網絡編碼的奧秘與應用》 在這個信息爆炸的時代，我們無時無刻不被海量的數據所包圍。從社交媒體上的即時分享，到遠程醫療的精密診斷，再到自動駕駛的精準控製，這一切都離不開高效、可靠的通信網絡。而支撐起這一切的，正是那些默默無聞卻至關重要的技術基石。在這些基石中，無綫網絡編碼無疑是最具革命性、也最能點燃智慧之光的技術之一。 本書，《信息洪流中的智慧之光——無綫網絡編碼的奧秘與應用》，並非僅僅是對一項枯燥技術原理的羅列，而是一次深入淺齣的探索之旅，旨在揭示無綫網絡編碼如何以一種超越傳統思維的智慧，解決信息傳輸中的棘手難題，並為構建更強大、更智能的未來網絡描繪藍圖。我們希望通過這本書，帶領讀者穿越信息傳輸的迷霧，領略編碼藝術的精妙，理解無綫網絡在日益增長的數據需求麵前，是如何實現突破性飛躍的。 第一篇：撥開迷霧——理解無綫網絡傳輸的挑戰 在深入探討編碼的奇妙之處前，我們必須首先正視無綫網絡在信息傳輸過程中所麵臨的嚴峻挑戰。想象一下，我們發送的每一個數據包，就像一顆顆珍貴的種子，需要在復雜的“空氣土壤”中穿行。這片“土壤”並非一成不變，而是充滿瞭各種“不確定性”： 信號衰落與乾擾： 無綫信號在傳播過程中，會因為距離、障礙物（牆壁、樹木甚至人體）以及其他電子設備的電磁波而減弱，甚至被其他信號“淹沒”。這就像種子在運輸過程中，可能會因為風雨或雜物而丟失、損壞，導緻信息不完整或錯誤。 多徑效應： 信號會沿著不同的路徑傳播，經過反射、繞射後到達接收端，形成多個副本。這些副本的疊加，可能導緻信號的失真，使得接收端難以準確地還原原始信息。這如同我們試圖在嘈雜的市場中聽清一個人的話，多個聲音的交織使得理解變得睏難。 移動性帶來的動態變化： 智能手機、物聯網設備等在現代網絡中扮演著越來越重要的角色。這些設備的移動性意味著信道環境時刻在變化，給穩定可靠的傳輸帶來瞭極大的挑戰。如同在一個快速移動的列車上試圖保持通話，信號的斷斷續續成為常態。 有限的頻譜資源： 無綫通信依賴於有限的頻譜資源，如何在這有限的“跑道”上承載日益增長的數據流量，是擺在工程師麵前的難題。這好比在一條擁擠的公路綫上，如何讓更多的車輛高效通行。 節點失效與拓撲變化： 在復雜的無綫網絡中，如傳感器網絡、Ad-hoc網絡，節點可能會因為電力耗盡、故障等原因而失效，網絡的連接拓撲也可能隨時發生變化。這使得傳統的、依賴於固定路徑的傳輸方式變得脆弱不堪。 正是這些錯綜復雜的挑戰，使得傳統的錯誤檢測與糾正方法（如重傳機製）在無綫網絡中顯得力不從心，效率低下。每當發生傳輸錯誤，接收端就不得不請求發送端重新發送數據，這不僅增加瞭時延，還進一步加劇瞭對信道資源的占用，形成惡性循環。 第二篇：智慧之光——編碼的革命性突破 麵對上述挑戰，網絡編碼（Network Coding）應運而生，並以其“去中心化”、“智能化”的設計理念，為無綫網絡傳輸帶來瞭革命性的變革。不同於傳統的逐跳（hop-by-hop）的綫性數據傳輸模式，網絡編碼在網絡節點之間引入瞭“信息融閤”的概念。 超越綫性思維： 在傳統的網絡中，路由器或交換機主要負責將接收到的數據包“原封不動”地轉發到下一個節點。而網絡編碼則賦予瞭中間節點“智慧”，允許它們對接收到的多個數據包進行綫性組閤（通常是基於有限域上的嚮量加法），形成一個新的編碼包。這個新的編碼包包含瞭原始數據包的部分或全部信息，但其本身的“形式”已經發生瞭變化。 “丟包”的智慧化處理： 想象一下，當一些原始數據包在網絡中丟失時，接收端並不會因為缺少某個特定的原始包而無法解碼。相反，通過接收到足夠的、經過網絡編碼後的組閤包，接收端仍然能夠通過綫性代數的方法，將這些組閤包“還原”齣丟失的原始數據包。這就像我們在拼圖時，即使丟失瞭某幾塊原有的拼圖，但通過觀察其他已經組閤好的碎片，仍然可以推斷齣缺失部分的形狀和顔色。 消除“瓶頸”： 在傳統的網絡中，信息的轉發路徑可能存在“瓶頸”節點，一旦瓶頸節點失效或擁塞，整個網絡的通信就會受到嚴重影響。網絡編碼通過打破固定的路徑依賴，允許數據在網絡中以更靈活、更“多路徑”的方式流動，顯著提高瞭網絡的魯棒性和吞吐量。 高效利用帶寬： 通過將多個數據包的信息進行融閤，網絡編碼在一定程度上減少瞭需要獨立傳輸的數據包數量，從而提高瞭頻譜利用效率，增加瞭網絡的整體吞吐量。 本書將深入剖析網絡編碼背後的數學原理，如綫性代數、有限域理論，並以生動形象的比喻和圖示，幫助讀者理解這些抽象概念。我們將詳細介紹不同類型的網絡編碼方案，例如： 隨機綫性網絡編碼 (Random Linear Network Coding - RLNC): 這是目前最流行、最廣泛研究的網絡編碼方案之一。它通過在編碼過程中引入隨機性，能夠在概率上保證接收端能夠解碼齣原始信息，同時具有良好的魯棒性和性能。我們將探討RLNC的編碼生成、解碼過程，以及其在不同網絡場景下的性能優勢。 有符號綫性網絡編碼 (Signed Linear Network Coding): 針對特定網絡結構，如多播網絡，有符號綫性網絡編碼能夠提供更優的性能。本書將介紹其原理及其在降低復雜度方麵的優勢。 其他新型網絡編碼方案： 我們還將觸及一些前沿的研究成果，如基於代數幾何碼的網絡編碼、非綫性網絡編碼等，展示網絡編碼技術的不斷演進和創新。 第三篇：智慧的應用——賦能未來網絡 網絡編碼的強大之處不僅在於其理論上的精妙，更在於其在實際應用中展現齣的巨大潛力。本書將帶領讀者領略網絡編碼如何在各種無綫網絡場景中大放異彩： 無綫多播與廣播： 在嚮多個接收者同時發送相同信息時，網絡編碼能夠顯著提高效率。例如，在流媒體直播、軟件更新分發等場景，通過一次編碼，多個接收者可以並行解碼，大大節省瞭帶寬和傳輸時間。 無綫傳感器網絡 (WSN): 傳感器網絡通常麵臨節點數量龐大、能量受限、節點失效頻繁等問題。網絡編碼能夠有效緩解這些問題，通過信息融閤，減少冗餘傳輸，提高數據收集的完整性和可靠性。 Ad-hoc網絡與移動自組網絡 (MANET): 在這些動態變化的自組織網絡中，節點間的連接關係不穩定。網絡編碼的魯棒性使其成為這些網絡的理想選擇，能夠有效應對節點失效和路徑變化，保證通信的持續性。 下一代蜂窩網絡 (5G/6G): 隨著5G乃至6G技術的快速發展，對網絡容量、延遲和可靠性的要求越來越高。網絡編碼被認為是實現這些目標的關鍵技術之一，能夠提升基站間的協作效率，優化用戶體驗。 物聯網 (IoT) 的大規模連接： 物聯網設備數量龐大，數據傳輸需求多樣。網絡編碼能夠幫助構建更高效、更可靠的物聯網通信基礎設施，支持海量設備的連接和數據交換。 緩存輔助網絡： 在網絡邊緣部署緩存節點，結閤網絡編碼，能夠有效減少迴源流量，提高用戶訪問數據的時延和效率。 本書將通過大量的實際案例分析和仿真結果展示，讓讀者直觀地感受到網絡編碼在提升網絡吞吐量、增強網絡魯棒性、降低傳輸時延、以及優化能源效率等方麵的顯著成效。我們將探討網絡編碼在智能交通、智慧醫療、工業自動化等領域的潛在應用，勾勒齣未來智能網絡的美好圖景。 結語：點燃思維的火花 《信息洪流中的智慧之光——無綫網絡編碼的奧秘與應用》不僅僅是一本技術專著，更是一次對信息傳輸效率與可靠性極限的探索，是對網絡智能化潛力的深度挖掘。我們希望通過本書，點燃讀者對信息科學的求知熱情，激發對未來網絡技術創新的思考。 閱讀本書，您將不僅能夠深入理解無綫網絡編碼的核心原理，掌握其精妙的數學工具，更重要的是，您將領略到一種全新的解決問題的方式——如何通過智慧的“融閤”與“重構”，在看似充滿挑戰的信息洪流中，找到那束最耀眼、最持久的智慧之光。無論您是網絡通信領域的專業人士，還是對前沿科技充滿好奇的學生，亦或是希望瞭解信息技術如何改變世界的普通讀者，本書都將為您打開一扇通往新視界的大門。讓我們一同走進無綫網絡編碼的世界，感受科技帶來的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這本書絕對是我近期讀過最令人驚喜的一本！從封麵設計到內容呈現，都散發著一種沉靜而又充滿力量的學術氣息。我一直對“網絡”這個概念有著朦朧的興趣，總覺得它背後隱藏著某種深刻的邏輯和秩序。這本書的題目，雖然“無綫”二字讓我一開始有些猶豫，擔心會過於技術化，但讀下去之後，我纔發現這是一種全新的視角，它將那些看似抽象的網絡概念，用一種我能理解的方式展現齣來。書中的一些例子，比如信息在節點間的傳遞、錯誤是如何被糾正的，都讓我茅塞頓開。我尤其喜歡作者在解釋一些復雜理論時，所使用的比喻和類比，這使得我這個非專業人士也能大緻領會其精髓。它不是那種堆砌術語的枯燥讀物，更像是一位經驗豐富的老師，循循善誘地引導你探索未知。我甚至開始主動去搜索一些相關的概念，試圖將書中的知識與我所見所聞聯係起來。總而言之，這是一次非常充實且富有啓發的閱讀體驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我眼前一亮。我平時工作接觸到一些跟數據傳輸相關的業務，但總覺得對底層原理知之甚少，這次讀瞭這本書，感覺豁然開朗。作者用一種非常生動的方式，解釋瞭數據在網絡中是如何“編碼”和“解碼”的，以及為什麼這樣做能夠提高傳輸效率和可靠性。很多我之前覺得很神秘的概念，比如“綫性編碼”、“生成矩陣”之類的，在這本書裏都變得觸手可及。書裏的一些案例，比如如何處理節點丟失、如何快速地將數據從源頭傳輸到所有目的地，都讓我感到非常實用。我甚至開始在腦海裏模擬這些過程，思考如何在實際工作中應用這些思想。這不僅僅是一本理論書，更是一本能夠啓發實踐的書。它讓我覺得，原來復雜的技術問題，用巧妙的思路也能迎刃而解。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對那些能夠優化信息流動、提升係統效率的技術都非常著迷。這本書的名字讓我産生瞭濃厚的興趣，抱著試試看的心態翻閱，結果卻給瞭我巨大的驚喜。作者的敘述方式非常吸引人，他並沒有直接拋齣晦澀的公式，而是從一些很生活化的場景入手，比如多人協作完成一項任務，或者在信息傳遞過程中遇到的各種障礙。然後，他巧妙地將這些場景與網絡編碼的原理聯係起來，讓我覺得這些抽象的概念並不遙遠，而是與我們的日常生活息息相關。我尤其欣賞書中關於“信息冗餘”的講解，以及它如何在這種“冗餘”中找到效率的提升點。這種從宏觀到微觀，再從微觀迴到宏觀的講解方式，讓我對網絡編碼有瞭更深刻、更全麵的理解。這本書不愧為一本極具啓發性的著作，它點燃瞭我對這個領域的更多好奇心。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對信息傳輸和通信原理有濃厚興趣的學生，一直想找一本能夠係統性地介紹網絡編碼知識的書籍。偶然間發現瞭這本書，迫不及待地翻閱起來。這本書的結構安排非常閤理，從基礎概念的引入，到核心理論的闡述，再到實際應用的探討，層層遞進，邏輯清晰。作者在解釋某些關鍵算法時，不僅給齣瞭嚴謹的數學推導，還配以直觀的圖示和代碼示例，這對於我這樣的學習者來說，是極大的幫助。我特彆欣賞作者對網絡編碼的“健壯性”和“效率”的深刻洞察，它如何在高損耗、低可靠性的網絡環境下，依然能夠保證信息的有效傳輸。讀完之後，我感覺自己對網絡通信的理解上升瞭一個新的颱階，也對未來的通信技術發展有瞭更清晰的認識。這本書無疑是我學術道路上的一份寶貴財富。

評分☆☆☆☆☆

說實話，一開始是被朋友推薦過來的，聽他說這本書講得特彆“接地氣”，我當時還有點懷疑，畢竟“網絡編碼”聽起來就不是什麼輕鬆的話題。但翻開第一頁，我就被吸引住瞭。作者的文筆非常流暢，沒有那種生硬的學術腔調，反倒像是在跟你聊天一樣，娓娓道來。書裏的一些場景描述，讓我仿佛身臨其境，能感受到信息如何在網絡中流動，如何變得更加健壯和高效。我印象最深的是關於“冗餘”的討論，以前總覺得冗餘是浪費，看瞭這本書纔知道，原來在信息傳輸中，閤理的冗餘是多麼重要，它能讓信息在經曆瞭各種乾擾和損失後，依然能夠被完整地還原。這種顛覆我固有認知的講解方式，讓我感到非常興奮。而且，書中引用的案例都非常貼近生活，讓我能直觀地感受到這些理論在實際應用中的價值。雖然有些地方我可能還需要反復咀嚼，但整體來說，這本書為我打開瞭一扇新世界的大門。