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周清峰 著

图书标签:

• 无线通信
• 网络编码
• 信息论
• 无线网络
• 通信理论
• 编码理论
• 信号处理
• 优化理论
• 协议设计
• 移动通信

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115366412

商品编码：29832034527

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

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

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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

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《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

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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

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文摘

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序言

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《智慧涌动：信息传递的艺术与科学》 在这瞬息万变的数字时代，信息如同血液般流淌于我们生活的每一个角落，支撑着现代社会的运转。我们早已习惯了手机的即时通信，视频会议的流畅交互，乃至自动驾驶汽车的精准决策，这一切的背后，都离不开一个至关重要的基础——高效、可靠的信息传输。然而，信息的传递并非总是坦途。信号衰减、噪声干扰、信道损耗，这些潜藏的敌人时刻挑战着我们获取完整数据的能力。 《智慧涌动：信息传递的艺术与科学》便是一部深入剖析信息传递奥秘的力作。它并非泛泛而谈，而是以严谨的学术态度和丰富的案例，将信息在复杂环境下的“旅途”娓娓道来。本书将带您穿越信息论的理论殿堂，探索信道容量的极限，理解纠错码的精妙设计，直至触及分布式系统中的协作机制。 第一部分：信息的本质与度量 在正式踏入信息传输的旅程之前，我们首先需要理解“信息”究竟是什么，以及如何衡量它。本书的第一部分，将从信息论的奠基性概念出发，为您揭开信息的神秘面纱。 信息的定义与度量： 作者将从信息熵（Entropy）这一核心概念入手，解释为什么一个事件发生的概率越低，它所包含的信息量就越大。通过生动的例子，例如抛硬币与掷骰子的信息量对比，以及不同语言文本的信息密度差异，让读者直观感受信息熵的含义。我们将学习如何计算信息量，理解其在编码理论中的基础地位。 信源编码： 为了高效地存储和传输信息，我们需要对其进行编码，去除冗余，保留关键内容。本部分将深入探讨各种信源编码技术，包括： 变长编码： 如霍夫曼编码（Huffman Coding）和算术编码（Arithmetic Coding），它们如何根据符号出现的频率动态分配短码给高频符号，长码给低频符号，从而实现平均码长最短。我们将分析它们的编码效率和解码复杂度。 无损压缩与有损压缩： 区分两者的原理和适用场景。无损压缩如ZIP、GZIP，保证数据恢复原样；有损压缩如JPEG、MP3，在牺牲部分数据质量的前提下，大幅度提高压缩率，并解释其在多媒体传输中的重要性。 香农的信息论基石： 毫无疑问，克劳德·香农（Claude Shannon）的信息论是信息传递领域的灯塔。本书将详细阐述香农的两位一基石： 马尔可夫信道模型： 理解不同类型的信道，如离散无记忆信道（DMC）、高斯白噪声信道（AWGN）等，它们各自的特性以及对信息传输的影响。 信道容量（Channel Capacity）： 这是香农最伟大的贡献之一，它定义了在特定信道下，能够无差错传输信息的理论最大速率。本书将深入讲解信道容量的计算方法，例如对AWGN信道的香农-哈特利定理（Shannon-Hartley Theorem），揭示带宽、信噪比与信息传输速率之间的深刻关系。理解信道容量的极限，为我们设计更优的传输方案提供了理论指导。 第二部分：信道编码——抵御干扰的艺术 在信息经过信源编码，变得精炼之后，它还需要勇敢地穿越可能充满噪声和错误的信道。信道编码，正是为了让信息在“旅途”中变得更加坚韧，能够抵抗各种干扰，并在接收端被准确无误地恢复。 错误检测与纠正原理： 本部分将深入浅出地介绍错误检测与纠正的基本原理。我们将学习海明距离（Hamming Distance）的概念，理解它在衡量两个码字之间差异性上的作用，以及如何利用码字之间的距离来检测和纠正错误。 经典线性分组码： 重复码（Repetition Code）： 最简单但原理清晰的纠错码，通过重复发送信息位来提高可靠性，并分析其冗余度与纠错能力的关系。 奇偶校验码（Parity Check Code）： 用于检测单个错误的简单但有效的编码方式。 海明码（Hamming Code）： 一种非常经典且高效的单比特错误纠正码，我们将详细解析其构造原理、校验矩阵和译码过程，理解它如何在有限的冗余下实现强大的纠错能力。 循环码（Cyclic Codes）： 如BCH码（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Code）和里德-所罗门码（Reed-Solomon Code）。特别是里德-所罗门码，因其在CD、DVD、二维码以及数字电视广播等领域的广泛应用而备受瞩目。我们将探讨它们如何通过多项式运算实现更强大的多错检测与纠正能力。 卷积码（Convolutional Codes）： 与分组码不同，卷积码的编码器会根据当前输入比特及其之前若干个输入比特来生成输出比特，其编码过程具有“记忆性”。本书将介绍卷积码的编码器结构、编码过程，以及最核心的译码算法——维特比算法（Viterbi Algorithm），理解它如何通过搜索最可能的状态转移序列来解码。 现代的Turbo码和LDPC码： 随着通信需求的不断提升，Turbo码和LDPC码（Low-Density Parity-Check Code）作为软判决译码的代表，极大地逼近了香农极限。我们将探讨它们的迭代译码原理，理解它们如何通过多轮的“软信息”交换来逐步降低错误概率，并分析它们在3G、4G、5G等移动通信系统中的关键作用。 第三部分：分布式系统中的信息传递 在现代网络环境中，信息传递往往不是点对点的，而是发生在复杂的分布式系统中，涉及多个节点之间的协作和信息共享。本书的第三部分，将视角扩展到这一更宏观的层面。 多址接入技术： 在共享通信资源的环境下，如何允许多个用户同时进行通信而不相互干扰，是信息传递的关键挑战。我们将探讨： 频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）： 经典的几种多址接入技术，理解它们各自的工作原理、优缺点以及适用场景。 正交频分复用（OFDM）： 在现代无线通信，特别是Wi-Fi和4G/5G中扮演着核心角色的技术。我们将解析OFDM如何将高速数据流分割成多个低速子流，在独立的子载波上传输，有效抵抗多径衰落和频率选择性衰落。 分布式存储与一致性： 在云存储、大数据等领域，信息需要分布存储在多个节点上，并确保数据的一致性。我们将探讨： 纠删码（Erasure Codes）： 一种比传统冗余备份更高效的分布式存储保护技术，例如Reed-Solomon码在存储系统中的应用。我们将分析纠删码如何通过计算冗余块，在部分节点丢失数据时，也能完整地恢复原始数据，显著降低存储成本。 分布式一致性协议： 如Paxos和Raft，它们如何确保在分布式环境中，多个节点对同一份数据达成一致的决策，这对分布式交易、数据库复制等至关重要。 信息论在网络中的应用： 网络编码（Network Coding）： 这不是简单的转发，而是允许中间节点对接收到的信息进行混合（如线性组合），从而在理论上提高网络吞吐量，降低延迟。本书将介绍网络编码的基本思想，以及它在多播、无线Ad hoc网络等场景中的潜在优势。 信息论安全： 在信息传递过程中，确保信息的机密性和完整性也至关重要。我们将初步接触信息论安全的概念，了解如何利用信息熵来评估加密的安全性，以及一些基础的信息安全原理。 结语 《智慧涌动：信息传递的艺术与科学》将带领读者从最基本的概念出发，逐步深入到信息论、信道编码、以及分布式系统等复杂而迷人的领域。本书的目标是让读者理解，在每一次流畅的网络交互背后，都凝聚着科学家和工程师们对信息本质的深刻洞察，以及对物理极限不懈的探索。它将激发您对信息科学的浓厚兴趣，并为您理解和驾驭飞速发展的信息化社会提供坚实的理论基础和广阔的视野。阅读本书，您将不再仅仅是信息的消费者，更能成为理解和创造信息传输新奇迹的探索者。

评分☆☆☆☆☆

这本书让我对“信息”的本质有了更深刻的理解，尤其是在信息传播的路径上，以及信息在传输过程中所面临的挑战。我过去一直认为，无线传输的损耗和干扰是不可避免的，只能通过提高发射功率或者增加设备数量来弥补。然而，《无线网络编码》这本书向我展示了一种更优雅、更智能的解决方案。作者通过生动的语言和图示，解释了如何通过在信息中“注入”冗余，使其在传输过程中能够自我纠错和补偿，就像给信息穿上了一层“防护服”。书中有好几个关于网络编码在分布式存储和多播场景下的应用分析，让我大开眼界。我之前从未想过，仅仅通过改变信息的编码方式，就可以极大地提高整个网络的吞吐量和容错能力，甚至在部分节点失效的情况下，依然能够保证信息的完整传输。作者在讲解这些内容时，并没有使用过于晦涩的数学术语，而是用一种循序渐进的方式，引导读者一步步理解其中的奥秘。读完这本书，我感觉自己对信息科学有了更系统的认识，也对未来无线通信的发展方向有了更清晰的预判。

评分☆☆☆☆☆

《无线网络编码》这本书，让我深刻体会到，即使在看似混乱的无线环境中，也存在着强大的规律和秩序。作者通过对信息编码的深入剖析，揭示了无线网络中信息传递的奥秘。我最欣赏的是，作者并没有局限于单一的编码技术，而是从更广阔的视角，阐述了网络编码在提升无线网络整体性能方面的巨大潜力。书中的一些关于“多播网络编码”和“协同编码”的章节，让我看到了信息在网络中，可以通过一种全新的方式进行传播和共享。作者用非常直观的图示和生动的语言，解释了如何通过引入网络编码，使得信息能够在多个接收者之间高效地传输，同时降低了网络的整体开销。我被书中对“纠错编码”在实际应用中的细致讲解所吸引，它让我明白，如何在信号衰落和噪声干扰等不利条件下，依然能够保证信息的准确无误。读完这本书，我感觉自己对无线网络的理解，已经超出了以往的认知，也对未来无线通信技术的发展充满了乐观的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格非常独特，充满了哲学思考，又兼顾了严谨的科学论证。我从未想过，一本关于“无线网络编码”的书，可以如此引人入胜。作者在书中，并非枯燥地罗列公式和定理，而是通过一个个生动的故事和形象的比喻，带领读者去探索信息在无线网络中是如何被“创造”和“重塑”的。我尤其喜欢书中关于“信息论”和“博弈论”在网络编码中的应用分析。作者并没有直接跳到结论，而是循序渐进地解释了这些高深理论是如何为网络编码提供理论基础的。书中的一些关于“信息隐藏”和“信息保密”的章节，也让我受益匪浅，让我看到了编码在信息安全领域的重要作用。读完这本书，我感觉自己不仅学到了关于无线网络编码的知识，更重要的是，我学会了一种全新的思考方式，一种能够将抽象概念与实际应用相结合的思考方式。

评分☆☆☆☆☆

《无线网络编码》这本书，让我对“信息”的理解，不再局限于其内容本身，而是将其视为一种可以在特定规则下进行操作和优化的“资产”。作者在书中，通过深入浅出的语言，揭示了信息编码在无线通信领域所扮演的关键角色。我尤其被书中关于“信息冗余”的重新定义所吸引。过去，我一直认为冗余是低效的代名词，是需要极力避免的。但这本书告诉我，在无线网络中，恰当的冗余，通过巧妙的编码，可以转化为强大的抗干扰能力和纠错能力，从而极大地提高信息传输的可靠性。书中的几个关于“联合编码”和“分层编码”的章节，让我看到了信息编码在复杂网络结构中的巨大潜力。作者用生动的语言和清晰的图示，解释了如何通过协同编码，让网络中的多个节点共同完成信息的编码和解码任务，从而实现更高的效率和更强的鲁棒性。读完这本书，我感觉自己对信息科学有了更系统、更深入的认识，也对未来无线通信技术的发展方向有了更清晰的预判。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力在于，它能够将复杂的技术概念，用一种极具艺术感的方式呈现出来。在《无线网络编码》中，我看到了信息编码的“美学”和“智慧”。作者并非简单地堆砌技术术语，而是通过精妙的文字和引人入胜的案例，展现了信息编码在无线网络中所能实现的无限可能。我尤其喜欢书中关于“随机网络编码”和“分布式编码”的章节，它们让我看到了信息在网络中，可以通过一种非中心化的方式，实现高效的传输和共享。作者用非常生动的语言，解释了如何通过巧妙的随机编码，让网络中的节点能够互相协助，共同完成信息的传递，从而极大地提高了网络的鲁棒性和吞吐量。读完这本书，我感觉自己仿佛置身于一个充满智慧的无线网络世界，对信息科学的未来发展充满了好奇和期待。

评分☆☆☆☆☆

《无线网络编码》这本书，让我对“无线”这个词有了全新的解读，它不再仅仅是信号的传播，而是信息在动态环境中，通过智能编码，实现高效、可靠、安全的传递。我尤其欣赏作者在书中，对于“编码”在无线网络中所扮演角色的多维度阐述。它不仅仅是简单的加密或压缩，更是一种信息重塑和优化的强大工具。书中有几个关于“分层网络编码”和“动态网络编码”的章节，让我大开眼界。作者用非常直观的语言，解释了如何在多层级的无线网络中，通过智能编码，实现信息的高效流动，以及如何根据网络状态的变化，实时调整编码策略，以应对不同的传输挑战。我被书中对“纠错码”和“信道编码”在实际应用中的分析所吸引，作者深入浅出地讲解了这些编码技术如何帮助无线信号抵抗各种干扰，保证数据传输的完整性。读完这本书，我感觉自己对无线网络的理解，上升到了一个新的高度，也对未来无线通信的发展充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题是《无线网络编码》，但这绝不是一本像我之前读过的那些教科书一样，仅仅堆砌公式和定理的枯燥读物。相反，我感觉作者花费了大量心思去构建一个引人入胜的故事，以至于我经常会忘记我正在阅读的是一本关于“技术”的书。它更像是一部精心编排的侦探小说，每个章节都像一个线索，引导读者一步步揭开无线通信领域那些看似神秘的面纱。我尤其喜欢作者在解释复杂概念时所运用的类比，那些贴近生活、充满智慧的比喻，让我在阅读时时常会心一笑，仿佛多年的困惑瞬间消散。书中的案例分析也极其生动，作者并没有简单地罗列实验数据，而是深入剖析了每个案例的背景、挑战以及最终的解决方案，让我深刻理解了理论知识是如何在实践中发挥作用的。我甚至觉得，这本书的写作手法本身就可以算是一种“编码”的艺术，将原本抽象晦涩的概念，通过精妙的文字和结构，转化为易于理解和吸收的信息。我毫不犹豫地将它推荐给了我身边所有对科技感兴趣的朋友，无论他们是否是专业的通信工程师。它拓展了我的视野，让我对无线网络有了全新的认识，并且以一种我从未预料到的方式，激发了我对这个领域更深层次的探索欲。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《无线网络编码》这本书在处理信息冗余和抗干扰方面，给我带来了前所未有的启发。我一直以为，在无线通信中，提高传输效率就等于减少冗余，但这本书彻底颠覆了我的这个认知。作者通过大量的实例和深入浅出的论述，阐述了“编码”并非简单的信息压缩，而是一种更高级的策略，它能够在有限的资源下，通过巧妙的设计，实现更高的可靠性和鲁棒性。书中的一些章节，例如关于纠错码的部分，我反复阅读了好几遍。作者并没有止步于介绍各种码型的数学原理，而是着重讲解了它们在实际应用中的优势，比如如何在信号衰落、噪声干扰等恶劣环境下，依然能够保持较高的数据完整性。我特别欣赏作者对不同编码方案的权衡分析，它让我明白，没有任何一种编码是万能的，选择最合适的编码方式，需要综合考虑传输速率、误码率、计算复杂度以及应用场景等多种因素。这种细致入微的分析，让我对无线网络的设计和优化有了更深刻的理解。读完这本书，我感觉自己仿佛获得了“上帝视角”，能够更好地理解那些我们在日常生活中习以为常的无线通信现象背后的复杂机制。

评分☆☆☆☆☆

让我印象最深刻的是，作者在《无线网络编码》中，将理论与实践的结合做得非常出色。我读过很多技术书籍，但很少有能像这本书一样，将抽象的理论概念，通过生动的案例分析，落地到具体的应用场景中。例如，在介绍某种编码技术时，作者并没有简单地罗列其数学公式，而是详细地描述了该技术在实际的无线通信系统中是如何应用的，面临哪些挑战，以及如何通过优化编码策略来解决这些问题。我尤其喜欢书中关于“随机线性网络编码”的章节，作者用一种非常直观的方式，解释了如何通过随机生成线性方程组，实现信息在复杂网络中的高效传输。这种方式，不仅降低了实现的复杂度，还显著提高了网络的鲁棒性。读完这本书，我感觉自己对无线网络的设计和优化有了更深层次的理解，也对未来无线通信技术的创新方向有了更清晰的认识。这本书不仅是一本技术手册，更像是一本启发思维的指南，它让我看到了技术背后的智慧和创造力。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我脑海中勾勒出了一个全新的无线网络图景，一个不再是简单的“发送-接收”模式，而是充满智慧和互助的网络。作者在《无线网络编码》中，用一种非常新颖的视角，阐述了信息在网络中是如何通过“编码”实现更有效的传播和共享的。我最喜欢的是书中关于“协作通信”和“分布式编码”的章节，它们让我看到了信息传输的另一种可能性。我之前一直以为，无线通信的瓶颈在于信号的衰减和干扰，但作者通过巧妙的编码设计，展示了如何利用网络中的其他节点，来辅助信息的传输和解码。这种“集体智慧”的运用，让我对无线网络的性能提升有了全新的认知。书中的案例分析也极其精彩，比如作者如何描述在一个多跳的无线网络中，通过引入网络编码，显著提高了端到端的吞吐量，同时降低了每个节点的计算负担。读完这本书，我感觉自己仿佛打开了新世界的大门，对无线通信的未来充满了期待。