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周清峰 著

图书标签:

• 无线网络
• 网络编码
• 信息论
• 通信工程
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• 数据传输
• 优化
• 算法
• 编码理论
• 计算机网络

店铺： 广影图书专营店

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115366412

商品编码：29660560348

包装：精装

出版时间：2014-11-01

基本信息

书名:无线网络编码

定价：78.00元

售价：53.0元,便宜25.0元,折扣67

作者:周清峰

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2014-11-01

ISBN：9787115366412

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

专业技术书籍，*前沿的研究成果与研究热点
　　外极具知名度的物理层网络编码的创始人执笔
　　理论基础知识和前沿科技成果之间的平衡，是先进性和实用性的统一
　　附有部分仿真代码

内容提要

《无线网络编码》主要讨论网络编码在无线通信网络中的应用、技术难题、解决方案以及新的技术发展方向。针对无线双向中继网络下的网络编码技术，《无线网络编码》内容分为两个部分：部分讨论在三节点双向中继系统中，完成一双符号交换需要三个时隙的链路层网络编码；第二部分讨论完成同样的符号交换仅需要两个时隙的物理层网络编码。
　　具体来说，部分主要包括：三时隙链路层网络编码技术、链路层网络编码在多中继系统中的扩展、采用链路层网络编码下网络传输协议的设计。第二部分主要包括：两时隙物理层网络编码技术、物理层网络编码下的若干高级算法、物理层网络编码在多天线中继系统中的研究以及基于网络编码的双向中继系统的容量与安全性研究。
　　《无线网络编码》可作为高校通信专业本科高年级的选修教程或者研究生的课程教材，也可作为无线通信研究人员的参考书。

目录

章　双向中继信道和网络编码概述
1.1　网络编码在无线中继信道中的应用
1.1.1　链路层网络编码简介
1.1.2　物理层网络编码简介
1.2　双向中继信道的扩展
1.2.1　TWRC并行多中继
1.2.2　TWRC串行多中继
1.2.3　多源节点单中继系统
1.2.4　多节点多天线中继系统
1.2.5　多节点多中继多跳系统
1.3　全书架构与逻辑关系
参考文献
部分　链路层网络编码
第2章　简单链路层网络编码算法
2.1　网络编码
2.1.1　同步网络编码
2.1.2　异步网络编码
2.1.3　使用网络编码的双向中继信道速率域、合速率分析
2.2　联合网络编码与叠加编码(INSC)技术
2.2.1　系统模型
2.2.2　INSC机制的分析
2.2.3　不同机制间的比较及仿真
2.3　COPE无线网络编码的实现
2.3.1　无线网络编码COPE简介
2.3.2　COPE重要设计细节
2.3.3　无线网络编码的增益
2.3.4　COPE在一些简单拓扑结构中的实验
2.4　网络扩频码
2.4.1　完全互补序列及应用
2.4.2　网络扩频码
2.4.3　应用实例与讨论
参考文献
第3章　扩展链路层网络编码算法
3.1　信道编码与网络编码联合算法
3.1.1　应用背景
3.1.2　系统模型
3.1.3　直接网络编码
3.1.4　软网络编码
3.1.5　软网络编码的性能分析
3.1.6　软网络编码的性能仿真
3.1.7　相关理论推导
3.2　多天线链路层网络编码算法
3.2.1　多天线双向中继中基于链路层网络编码的重传机制
3.2.2　MIMO双向中继网络
3.2.3　MIMO双向中继网络的网络模拟实现
3.2.4　重传机制的比较分析
3.2.5　MIMO网络编码的双向多跳中继网络硬件原型
3.3　中继选择算法
3.3.1　单中继选择算法
3.3.2　双中继选择算法
3.3.3　中继选择算法的应用
参考文献
第4章　链路层网络编码网络协议分析
4.1　基于网络编码的调度
4.1.1　网络编码与调度的关系
4.1.2　自适应网络编码调度
4.1.3　网络编码与机会调度
4.1.4　MIMO与网络编码联合调度
4.1.5　MIMO与网络编码联合调度的算法分析
4.2　基于网络编码的数据链路层协议设计
4.2.1　网络编码与重传
4.2.2　网络编码在重传中减少时延
4.2.3　网络编码重传次数分析
4.3　基于网络编码的路由层协议设计
4.3.1　集中式编码感知路由
4.3.2　编码感知路由度量
4.3.3　分布式路由协议设计
4.3.4　改进型机会路由协议与网络编码
4.4　基于网络编码的应用层协议设计
4.5　其他课题
4.5.1　可解码包数大问题
4.5.2　小转发次数问题
参考文献
第二部分　物理层网络编码
第5章　简单物理层网络编码算法
5.1　PNC简介
5.1.1　传统传输方案(TS方案)
5.1.2　链路层网络编码传输方案(SNC方案)
5.1.3　物理层网络编码
5.2　PNC的理论推广
5.2.1　PNC的分类
5.2.2　有限集合物理层网络编码(PNCF)
5.2.3　无限集合物理层网络编码(PNCI)与PNCF的比较
5.3　影响PNC应用的其他因素
5.3.1　噪声的影响
5.3.2　重传机制的影响
5.3.3　前向纠错及信道编码的影响
5.3.4　同步的影响
5.3.5　信道的影响
5.3.6　网络拓扑的影响
参考文献
第6章　高级物理层网络编码算法
6.1　基于链路信道编码的PNC映射
6.1.1　同步信道编码PNC
6.1.2　异步信道编码PNC
6.1.3　数值结果与讨论
6.2　优映射PNC
6.2.1　双向中继的两个阶段
6.2.2　映射和星座设计
6.3　盲已知干扰消除算法
6.3.1　系统模型和系统构架
6.3.2　平坦衰落信道中盲已知干扰消除算法
6.3.3　频率选择性衰落信道中的BKIC
6.3.4　性能分析
6.3.5　数字仿真
参考文献
第7章　多天线物理层网络编码
7.1　线性MIMO PNC方案
7.1.1　线性MIMO网络编码模型
7.1.2　线性MIMO PNC检测
7.1.3　误码率性能分析
7.1.4　仿真与数值结果
7.2　PNC信道量化
7.2.1　基于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　仿真结果与讨论
参考文献
第8章　双向中继信道容量
8.1　高斯TWRC信道容量
8.1.1　PNC信息容量的外界
8.1.2　链路到链路的信道编码PNC
8.1.3　在对称TWRC中可达的对称信息率
8.1.4　点到点信道编码的ANC方案
8.2　PNC在安全传输中的应用
8.2.1　系统模型
8.2.2　安全传输信息率
8.2.3　可达安全信息率上限
8.2.4　数值结果与讨论
参考文献
名词索引

作者介绍

文摘

序言

无线网络中的智能通信：超越传统信号传输的深度探索 在这个信息爆炸的时代，无线网络已成为连接世界的神经网络，承载着我们日常生活的方方面面。然而，传统的无线通信模式，在追求更高传输速率、更广覆盖范围的同时，也面临着带宽受限、能耗巨大、安全性隐患等一系列严峻挑战。我们正站在一个技术革新的十字路口，急需一种能够突破现有瓶颈，实现更智能、更高效、更可靠无线通信的新范式。 本书并非仅仅聚焦于简单的信号编码和解码技术，而是将目光投向了更深层次的智能通信原理，旨在揭示无线网络如何从被动的信息传递者，蜕变为一个具备感知、理解、决策能力的智慧系统。我们将深入剖析驱动这一变革的核心技术，从信息论的基石出发，层层递进，展现无线网络编码在构建未来智能通信图景中的关键作用。 第一部分：无线网络编码的理论基石与演进脉络 在本部分，我们将首先回顾无线网络编码的历史发展，从香农信息论奠定的理论基础讲起，梳理出它在解决无线传输过程中的信息丢失、干扰等问题上的早期应用。我们将探讨早期信道编码（如卷积码、Turbo码）和源编码（如Huffman编码）如何有效地提高信息传输的鲁棒性和压缩效率。 然而，随着网络规模的扩大和通信需求的复杂化，传统的点对点通信模式显得力不从心。本书将着重介绍网络编码（Network Coding）这一颠覆性的概念。我们将详细阐述网络编码的核心思想：信息在网络节点处进行线性组合，而非简单地复制和转发。这一机制能够极大地提高网络的吞 تمام容量，有效解决“信息瓶颈”问题，特别是在多播和广播场景下，其优势尤为显著。我们将通过丰富的理论推导和实例分析，展示网络编码如何在路由器等节点处实现信息资源的优化配置，实现“以智治网”。 第二部分：聚焦智能无线网络编码的关键技术 进入第二部分，我们将聚焦于推动无线网络向智能化迈进的核心技术，这些技术往往与先进的编码策略紧密相连。 分布式网络编码： 在大规模分布式无线网络中，中心化的控制将面临巨大的挑战。本书将深入研究分布式网络编码的原理和实现方法，探讨如何设计能够在局部信息的基础上做出最优编码决策的算法。我们将分析分布式网络编码在物联网、传感器网络等场景下的应用潜力，以及如何通过协作编码提升网络的整体性能。 模糊信息编码与处理： 现实世界的信息往往是模糊、不确定且不完整的。传统的精确编码方式难以有效处理这类信息。我们将介绍模糊信息编码的概念，探索如何设计能够处理模糊输入的编码器，以及如何通过模糊逻辑和模糊推理技术，在无线网络中实现对模糊信息的有效传输和处理。这对于环境监测、医疗诊断等需要处理非结构化、模糊数据的应用至关重要。 随机网络编码的奥秘： 随机网络编码（Random Linear Network Coding, RLNC）以其简洁的算法和强大的性能受到了广泛关注。我们将详细剖析RLNC的工作原理，包括随机基的生成、线性组合的操作以及高效的译码算法。本书将重点讨论RLNC在提高网络鲁棒性、应对节点失效和丢包方面的优势，并探讨其在视频流、实时通信等对延迟敏感的应用中的应用前景。 基于机器学习的网络编码优化： 随着人工智能的飞速发展，机器学习为无线网络编码带来了前所未有的机遇。我们将探讨如何利用机器学习技术，例如深度学习，来学习最优的编码策略，以适应动态变化的网络环境。从预测信道状态到智能地调整编码参数，再到自适应地选择编码方案，机器学习将赋能无线网络编码实现更高级别的智能化和自主化。我们将分析如何设计用于网络编码优化的神经网络结构，以及相关的训练方法和评估指标。 安全网络编码： 在日益复杂的网络环境中，信息安全是至关重要的考量。本书将深入探讨安全网络编码的理论与实践。我们将介绍如何通过加密编码、认证编码等技术，在保证信息传输效率的同时，防止未经授权的访问和恶意攻击。我们将分析不同安全网络编码方案的安全性、效率以及在实际应用中的权衡。 第三部分：智能无线网络编码的应用场景与未来展望 在第三部分，我们将跳出理论框架，将前文探讨的技术应用于具体的应用场景，并展望智能无线网络编码的未来发展方向。 物联网（IoT）中的智能连接： 物联网设备数量庞大，通信需求多样，且往往受限于计算能力和能源。本书将探讨如何利用分布式网络编码和模糊信息编码，为物联网设备提供高效、可靠且低功耗的连接解决方案。我们将分析如何通过智能编码减少通信开销，延长设备续航，并实现海量设备间的协同感知和控制。 下一代移动通信（5G/6G）中的编码创新： 5G及未来的6G通信系统追求极高的吞吐量、极低的延迟和超可靠的连接。本书将探讨网络编码如何在这些场景下发挥关键作用，例如在基站间的协同处理、边缘计算节点的资源调度以及大规模MIMO系统的信号处理等方面。我们将分析如何将机器学习驱动的网络编码技术融入到5G/6G的核心协议和算法中。 车联网（V2X）中的实时信息共享： 车联网通信要求极高的实时性和可靠性，以确保行车安全和交通效率。本书将探讨如何利用随机网络编码和安全网络编码，在复杂的道路环境中实现车辆间的高效、可靠的信息共享，例如交通拥堵信息的发布、事故预警的传播以及协同驾驶的实现。 人工智能与边缘计算的融合： 随着人工智能算法越来越复杂，将计算能力下沉到网络边缘成为必然趋势。本书将分析网络编码如何作为一种基础技术，促进边缘节点之间的协同计算和数据共享。我们将探讨如何通过智能编码卸载计算任务，提高边缘服务的响应速度和用户体验。 未来网络架构的探索： 展望未来，我们还将探讨智能无线网络编码在构建更具韧性、自适应性和智能化能力的下一代网络架构中的作用。从软件定义网络（SDN）到网络功能虚拟化（NFV），再到基于区块链的安全分布式网络，网络编码将为这些前沿技术提供强大的底层支持。 本书力求以严谨的学术态度，结合前沿的研究成果，为读者构建一个关于无线网络智能通信的全面认知框架。我们不仅会介绍核心的理论和技术，更会深入分析其在不同应用场景下的实现细节和潜在价值。通过阅读本书，读者将能够深刻理解无线网络编码如何从一个基础的信息论概念，发展成为驱动下一代无线通信智能化变革的核心引擎，并为未来的研究和实践提供有益的启示。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排体现了极高的叙事技巧，它不是简单地堆砌章节，而是有一个清晰的“问题—解决方案—扩展应用”的逻辑流。一开始，它用生动的例子（比如应对数据包丢失的困境）牢牢抓住了读者的痛点，建立了“为什么我们需要网络编码”的基础认知。随后，如同抽丝剥茧一般，逐步引入Menger定理、Min-Cut Max-Flow 等核心理论，构建起理解网络编码可行性的数学基石。最妙的是，在掌握了基础理论之后，作者立刻将焦点转向了具体的编码方案——从基础的线性网络编码到更复杂的非线性方案，再到针对特定网络拓扑的优化算法。这种由浅入深、层层递进的组织方式，让学习过程充满了解密般的乐趣。我发现自己很少需要回头查阅前面的章节来理解后面的内容，因为作者已经预先在恰当的时机给出了必要的铺垫。这种流畅的阅读体验，使得原本晦涩的编码理论学习过程变得出奇地顺畅和高效。它真正做到了“因材施教”，适合不同层次的读者进行针对性的深入学习。

评分☆☆☆☆☆

这本书的视角非常国际化，这从它引用的参考文献列表就能看出来。我注意到它不仅涵盖了信息论和网络通信领域的经典文献，还大量收录了近十年内来自全球顶尖会议和期刊的前沿成果。这使得全书内容紧跟时代脉搏，避免了成为一本“过时”的技术手册。让我印象深刻的是其中关于“安全与隐私保护下的网络编码”这一章节。这是一个相对较新的研究热点，但书中已经进行了非常系统和前瞻性的梳理，探讨了如何在使用编码提高效率的同时，防止恶意节点窃取或篡改信息。作者甚至提出了几个尚未完全解决的开放性问题，并指出了可能的解决方向，这对于有志于在这一领域深耕的博士生或青年学者来说，无疑是宝贵的“选题指南”。这种“站在巨人肩膀上，并指出下一步该看哪里”的引导作用，是衡量一本优秀学术著作价值的重要标准。它不再只是传授知识，而是在培养下一代的思考者。

评分☆☆☆☆☆

我必须说，这本书的行文风格有一种老派学者的风范，精确、严密，但又处处体现出对读者智力的尊重，从不采用含糊不清的描述。对于我们这些需要将这些前沿技术转化为实际工程解决方案的工程师而言，最怕的就是那种“大概如此”、“差不多就行”的叙述方式。然而，这本书几乎在每一个关键定义和定理的推导过程中，都展现出极高的数学严谨性。例如，在解释蝴蝶引理或最小割最大流定理如何映射到网络编码的吞吐量限制时，作者的逻辑链条是无懈可击的，每一步推导都清晰可见，没有跳跃性的结论。虽然这意味着阅读过程需要保持高度的专注力，时常需要停下来演算一番，但这种沉浸式的学习体验，最终带来的知识掌握程度是其他轻量级读物无法比拟的。它强迫你思考“为什么是这样”，而不是仅仅接受“它就是这样”。此外，书中的插图设计也颇具匠心，它们不是简单的示意图，而是精心构建的数学模型可视化，将抽象的编码流程以图形化的方式展现出来，大大降低了理解复杂拓扑结构时的认知负荷。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调，配上银色的字体，给人一种既专业又带着一丝未来感的印象。我本来对这个领域了解不深，但仅仅是翻阅目录和前言，就能感受到作者在构建知识体系上的用心良苦。它似乎不仅仅是在罗列技术要点，更像是在为初学者铺设一条平稳的上升阶梯。比如，开篇对信息论基础的梳理就非常扎实，不是那种干巴巴的公式堆砌，而是结合了实际应用场景来阐释，让我这个半路出家的“学习者”也能快速抓住核心概念。更让我欣赏的是，书中对各种经典编码方案的阐述，描述得极为细致入微，从原理到优缺点分析，再到具体的实现复杂度，都有深入的探讨。我记得其中有一章专门讲了某种基于有限域的代数结构在网络编码中的应用，作者用生动的比喻解释了那些抽象的数学概念，使得原本令人望而却步的代数工具变得触手可及。读完这部分，我感觉自己的思维框架被极大地拓宽了，不再只是停留在“知道”层面，而是开始思考“如何应用”和“如何优化”。总而言之，从装帧到内容编排，这本书都透露出一种严谨且极具教学诚意的态度，对于想系统性学习相关理论的人来说，绝对是一份高质量的入门与进阶资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度着实让人吃惊，简直像是一部详尽的工具箱，而非仅仅是理论概述。我尤其关注那些关于实际部署和性能瓶颈分析的部分。坦率地说，很多教科书在讲完理论就戛然而止，留给读者的是一堆“纸上谈兵”的知识。但此书不同，它花费了相当大的篇幅去探讨实际网络环境下的挑战，比如节点故障率、信道衰落对编码增益的影响，甚至深入到了分布式系统中的协调机制如何与网络编码结合以达到更高的鲁棒性。我发现作者在分析不同编码策略（比如随机线性网络编码与系统性编码的权衡）时，不仅给出了理论上的界限，还引用了多项实际实验数据作为支撑，这点非常关键。我曾尝试对照书中的某些算法描述，在模拟器中进行复现，结果发现，书中描述的参数设置和性能预期基本吻合，这极大地增强了我对书中内容的信任感。特别是关于“信息论极限与实际编码效率的差距”这一讨论，观点犀利且富有洞察力，让人不得不反思当前许多优化工作的方向是否真的切中了要害。对于资深研究人员来说，这本书或许能提供新的研究视角和更精细的评估工具。