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文红 著

图书标签:

• 无线通信
• 可靠性
• 安全性
• 编码
• 信息论
• 通信工程
• 密码学
• 纠错码
• 无线安全
• 信号处理

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118074697

商品编码：29719450942

包装：平装

出版时间：2011-05-01

基本信息

书名:无线通信的可靠和安全编码

：32.00元

售价：21.8元,便宜10.2元,折扣68

作者:文红

出版社：国防工业出版社

出版日期：2011-05-01

ISBN：9787118074697

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.272kg

编辑推荐

文红所著的《无线通信的可靠和安全编码》在系统介绍LDPC码和Turbo码的基本原理、分析方法和应用的基础上，介绍了无线通信中基于信道编码的物理层安全技术概念和框架，对无线移动通信信道模型下的物理层安全系统进行了剖析，对基于信道编码的“秘密编、译技术”进行了分析。本书是作者从事无线通信可靠性和安全性跨领域交叉研究的重要成果，对于有志于从事无线通信可靠性和安全性理论及应用研究的人员来说，本书有助于引导其快速进入该研究领域，同时本书的出版将促进无线通信可靠性和安全性新技术的发展，并促进新技术在下一代移动通信中的应用。

内容提要

文红所著的《无线通信的可靠和安全编码》介绍了无线通信系统的物理层可靠和安全通信的概念和框架。在详细介绍先进信道编码——Turbo码和LDPC码的编、译码基本原理及各种译码算法基础上，分析了基于信道编码的五条件秘密通信系统的建立以及秘密安全编码设计标准；给出几类秘密编码的设计和安全性能。各章原理的叙述力求突出概念清晰，注重理论推导和仿真试验验证相结合。全书对材料的阐述循序渐进；在内容上既有必要的数学和信息论基础，又着重于物理概念的解释。本书在编写中充分考虑了不同层次读者的需求，读者可以通读，也可以根据需要选择相关章节阅读。《无线通信的可靠和安全编码》适用对象为高等院校信息类各专业本科高年级、研究生、教师及科研院所从事无线通信可靠性和安全性等领域研究的科研和工程技术人员。

目录

作者介绍

文摘

序言

《解码未来：下一代无线通信的奥秘》 一、 引言：无线通信的演进与挑战 自无线电波的发现以来，无线通信以其前所未有的便捷性，深刻地改变了人类社会的面貌。从最初的摩尔斯电码到如今的5G乃至更先进的网络，每一次技术的飞跃都带来了信息传播速度和范围的指数级增长。然而，随着通信速率的飙升、连接设备的爆炸式增长以及应用场景的多样化，无线通信正面临着前所未有的挑战。信号衰减、多径干扰、噪声污染、用户密度剧增等因素，都在无时无刻地考验着无线信号的质量和传输的稳定性。更严峻的是，在高度互联的数字时代，信息的安全性和隐私保护已成为核心关切。恶意攻击、数据窃听、身份伪造等威胁，正日益威胁着无线通信的可靠性和用户的数字安全。 本书《解码未来：下一代无线通信的奥秘》旨在深入探索当前无线通信技术的核心瓶颈，并前瞻性地剖析那些将引领下一代无线通信革命的关键技术和理论。我们将目光聚焦于如何克服现有的技术障碍，构建更强大、更鲁棒、更高效的无线通信系统，并为信息在无线环境中的安全传输提供坚实的保障。本书并非对现有技术进行简单的罗列，而是致力于揭示驱动这些技术发展的底层原理，探讨其在不同应用场景下的可行性与局限性，并展望它们在构建未来智能社会中的巨大潜力。 二、 第一章：现代无线通信面临的严峻挑战 本章将细致梳理当前无线通信系统所面临的多维度挑战，为后续深入探讨解决方案奠定基础。 信号传播的物理限制与干扰： 衰减与路径损耗： 无线信号在传播过程中会因距离、障碍物（墙壁、建筑物、地形）以及大气吸收而显著衰减。这种路径损耗直接导致接收信号强度降低，影响通信距离和速率。我们将分析不同频率下的传播特性，以及如何通过功率控制、中继技术等手段缓解衰减。 多径效应与衰落： 无线信号并非以直线传播，而是会通过反射、衍射和散射，形成多条路径到达接收端。这些多径信号在到达时间、幅度和相位上存在差异，导致信号叠加时产生相消干涉，形成“衰落”。浅衰落（fading）和深度衰落（deep fading）会严重影响通信的稳定性和数据率。本章将深入解析瑞利衰落、莱斯衰落等经典衰落模型，并讨论其对不同调制解调方案的影响。 同频干扰与邻道干扰： 在密集部署的无线系统中，同一频率信道上的不同用户或相邻信道上的信号都可能对目标信号产生干扰。这种干扰会降低信噪比，增加误码率。我们将分析不同接入技术（如TDMA、CDMA、OFDMA）在抗干扰方面的优势与劣势，并探讨动态频谱共享（DSS）、认知无线电（CR）等技术在优化频谱利用和减少干扰方面的潜力。 噪声污染： 无论是来自自然界（如闪电）还是人为设备（如电子设备）的热噪声、散粒噪声等，都会叠加到传输信号上，降低信号质量。我们将探讨噪声的来源、特性，以及如何在接收端通过滤波器、信号处理等技术对噪声进行抑制。 高速率与低延迟的需求： 海量连接的涌现： 物联网（IoT）设备的爆炸式增长，以及智能手机、可穿戴设备等终端的普及，使得无线网络需要支持每平方公里数百万甚至更多的连接。这种海量连接对网络的吞吐量和资源分配提出了极高的要求。 实时应用的新兴： 自动驾驶、远程手术、虚拟现实（VR）/增强现实（AR）、工业自动化等新兴应用，对通信延迟提出了近乎零延迟的要求。毫秒级的延迟差异可能带来灾难性的后果。我们将分析现有通信协议在低延迟方面的瓶颈，并探讨边缘计算、网络切片等技术如何赋能低延迟应用。 频谱资源的瓶颈： 随着数据需求的不断增长，有限的频谱资源已成为制约无线通信发展的核心瓶颈。如何更有效地利用现有频谱，以及探索新的频谱资源（如毫米波、太赫兹频段），是解决高速率与低延迟需求的关键。 信息安全与隐私的严峻挑战： 无线信道的开放性： 与有线通信不同，无线信号在空气中传播，天然具有一定的开放性，容易被窃听、截获。非法用户可以相对容易地接入无线网络，进行数据监听、流量分析等活动。 身份认证与访问控制的脆弱性： 传统的身份认证机制在动态、开放的无线环境中面临诸多挑战，如伪造身份、暴力破解密码等。缺乏有效的身份验证和授权机制，可能导致未经授权的访问和数据泄露。 数据完整性与机密性的威胁： 恶意攻击者可能通过篡改数据包、注入恶意代码等方式，破坏数据的完整性。同时，敏感信息的机密性也面临被窃取的风险，尤其是在公共Wi-Fi等不安全的环境中。 拒绝服务（DoS）攻击： 攻击者可以通过向无线网络发送大量无效流量，耗尽网络资源，导致合法用户无法正常接入和使用服务，造成网络瘫痪。 用户隐私泄露： 通信元数据（如通话时间、位置信息、联系人）的收集和滥用，对用户隐私构成严重威胁。如何确保通信内容的私密性，并对元数据进行有效保护，是当前亟待解决的问题。 三、 第二章：突破传统：创新信号处理与编码技术 面对上述严峻挑战，本章将聚焦于那些能够从根本上提升无线通信性能的创新信号处理与编码技术。 先进的调制与编码方案： 低密度奇偶校验码（LDPC）与极化码（Polar Codes）： 作为第二代和第三代信道编码技术，LDPC和Polar Codes在接近香农极限的条件下展现出优异的纠错性能，能够显著提高数据传输的可靠性，降低误码率，从而在同等信道条件下实现更高的数据速率。我们将深入解析它们的编码原理、译码算法以及在5G及未来通信标准中的应用。 自适应调制与编码（AMC）： AMC技术能够根据实时信道质量动态调整调制方式（如QPSK、16QAM、64QAM等）和编码率，在信道条件好时采用高阶调制和低编码率以提高速率，在信道条件差时则切换到低阶调制和高编码率以保证可靠性。我们将探讨AMC的实现机制、优化算法以及其在提升系统吞吐量方面的作用。 分布式 MIMO（Massive MIMO）与智能反射面（RIS）： Massive MIMO利用大量天线阵列，通过波束赋形（beamforming）技术将信号能量聚焦到特定用户，显著提高频谱效率和覆盖范围。RIS则是一种新型的无源或低功耗设备，通过可编程的超表面来重构无线传播环境，智能地引导和聚焦信号，以克服信号衰落和干扰，实现更高效的通信。本章将分析这些空间复用与环境感知技术的原理及其对提升通信性能的革命性影响。 智能信号检测与均衡技术： 基于机器学习的信道估计与均衡： 传统的信道估计和均衡算法依赖于对信道特性的先验知识和复杂的计算。而基于机器学习的方法，特别是深度学习，能够从大量数据中学习复杂的信道模型，实现更准确、更鲁棒的信道估计和均衡，特别是在非线性、时变信道下表现出色。我们将探讨卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等在信道估计与均衡中的应用。 符号间干扰（ISI）的消除： 多径效应导致的符号间干扰是限制通信速率的关键因素。除了传统的均衡器（如MMSE、MLSE），本章将介绍基于ML/DL的联合检测与均衡方法，以及如何更有效地检测和恢复被ISI损坏的信号。 噪声抑制与信号增强： 除了传统的滤波器，我们将探讨先进的信号降噪技术，如基于稀疏表示的降噪、基于深度学习的端到端去噪算法，以及如何利用信号的先验知识来增强信号的可用性。 下一代接入技术与频谱利用： 超密集组网（UDN）与异构网络（HetNets）： UDN通过部署大量小型基站（small cells）来提高网络容量和覆盖密度。HetNets则整合了宏基站、微基站、皮基站等不同层级的网络，实现资源的协同调度和优化。本章将分析这些技术如何缓解频谱拥挤问题，并提高用户体验。 非地面网络（NTN）： 包括卫星通信、无人机通信等，NTN能够提供广域覆盖，尤其是在地面网络难以到达的区域。我们将探讨NTN如何与地面网络协同工作，构建无缝的全球通信连接。 太赫兹（THz）通信： THz频段拥有极大的可用带宽，为实现Tbps级的超高数据速率提供了可能，是未来超高速无线通信的重要方向。本章将分析THz通信面临的挑战（如传播损耗大、器件复杂）以及潜在的解决方案。 四、 第三章：构筑信任：无线通信的安全新范式 在无线通信日益普及和复杂化的背景下，本章将深入探讨构建更安全、更可信的无线通信环境所需的新型安全技术和理念。 物理层安全（Physical Layer Security, PLS）： 基于信道特性的密钥生成： PLS利用无线信道在不同用户之间固有的随机性和不对称性，生成可用于加密的随机密钥。合法用户由于接收到的信道状态相似，能够共享密钥，而窃听者由于信道差异，难以获得相同的密钥。我们将介绍基于信道互信息、信道测量等方法的密钥生成技术。 信号干扰与隐匿技术： 通过对信号进行特殊调制、功率控制或引入干扰，使合法用户能够正常解调，而窃听者则难以提取有效信息，甚至无法感知信号的存在。本章将探讨隐匿通信（covert communication）等技术。 安全波束赋形： 在Massive MIMO系统中，通过精确的波束赋形，将信号能量聚焦于合法用户，同时使信号在其他方向（包括潜在窃听者的方向）的能量最小化，从而提升通信的机密性。 加密与认证的创新应用： 后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）： 随着量子计算机的发展，现有的公钥加密算法（如RSA、ECC）面临被破解的风险。PQC旨在开发能够抵抗量子计算机攻击的加密算法，为无线通信的长远安全奠定基础。我们将介绍格密码、编码密码等PQC候选算法。 基于硬件的安全模块： 利用安全芯片（如TPM）、安全执行环境（TEE）等硬件安全技术，为密钥存储、加密运算提供隔离和保护，防止软件层面的攻击。 分布式身份认证与区块链技术： 结合去中心化的身份认证方案，如基于区块链的身份管理，可以实现用户身份的自主控制和可信验证，降低单点故障和被攻击的风险。 抗攻击与容错机制： 模糊通信（Fuzzy Communications）： 引入一定的“模糊性”到通信协议中，使得攻击者即使截获了信息，也难以精确提取或篡改，从而提高通信的鲁棒性。 去中心化通信网络与弹性架构： 建设不受单一中心控制的通信网络，以及采用冗余设计和故障转移机制，能够增强网络对DoS攻击和节点故障的抵抗能力。 安全多方计算（Secure Multi-Party Computation, SMPC）： 在不暴露原始数据的前提下，允许多方共同完成计算任务。在无线通信中，可用于保护用户隐私相关的计算，如位置服务、用户行为分析等。 隐私保护与用户数据安全： 差分隐私（Differential Privacy）： 通过在数据中添加数学上的噪声，使得即便攻击者拥有大量背景知识，也无法确定某个特定个体是否参与了数据集中，从而保护个体隐私。 匿名化技术与数据最小化原则： 采用各种匿名化手段（如假名化、聚合化）来处理敏感数据，并遵循数据最小化原则，仅收集和处理必要的信息。 端到端加密的普及与增强： 确保信息在发送端被加密，在接收端才被解密，中间任何节点（包括网络运营商）都无法读取通信内容。我们将探讨端到端加密在不同应用场景下的挑战与机遇。 五、 结论：迈向智能、安全、可靠的未来无线通信 《解码未来：下一代无线通信的奥秘》通过对现代无线通信所面临的挑战的深入剖析，以及对突破性信号处理、编码技术和新型安全范式的探索，勾勒出一幅智能、安全、可靠的未来无线通信图景。本书不仅仅是一份技术指南，更是一次思想的启迪，激发读者对下一代通信的无限遐想。我们坚信，通过持续的技术创新和跨学科的合作，人类将能够克服当前的障碍，构建一个更强大、更安全、更便捷的无线互联世界，为数字社会的蓬勃发展注入源源不断的动力。本书的读者将能够理解当前无线通信的脉络，洞察未来技术的发展方向，并为迎接这场技术变革做好准备。

评分☆☆☆☆☆

我必须强调这本书在“系统性”和“前瞻性”上的平衡感。它没有沉湎于已经被淘汰的旧技术，而是将重点放在了当前主流和未来可能发展的方向上，但即便是介绍前沿概念，也始终保持着坚实的基础理论支撑。我特别喜欢作者在讨论纠错编码的理论极限时所展现出的那种严谨和批判性思维。它不仅仅是告诉你“这个极限存在”，还会引导你去思考，在实际有限的资源和实时性要求下，如何最接近这个极限。这种鼓励读者进行批判性思考的写作风格，对于培养工程师的创新能力至关重要。它不是一本死板的“说明书”，更像是一位经验丰富的前辈在向你传授“如何像一个顶尖的通信专家那样思考问题”的方法论。读完这本书，我感觉自己看待通信协议的方式都变得更加深思熟虑了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计实在太抓人眼球了，那种深邃的蓝色调搭配流动的光线，瞬间就让人联想到高速传输的数据流。我当时在书店里随手翻开，本以为会是一本晦涩难懂的教科书，没想到它的叙述方式非常平易近人。作者似乎很懂得如何将复杂的理论拆解成一个个可以消化的模块。我尤其欣赏它在介绍基础概念时所采用的类比，比如用日常生活中的信件投递系统来解释信道编码的原理，这让一个非专业背景的读者也能很快抓住核心思想。虽然我对深奥的数学推导并不是很感兴趣，但这本书在不牺牲严谨性的前提下，成功地搭建了一座连接理论与实践的桥梁。很多时候，我们看技术书籍，最怕的就是陷入纯粹的公式堆砌，而这本书在这一点上做得非常好，它更注重“为什么”而不是仅仅停留在“是什么”。读完前几章，我已经对现代通信系统如何保证信息不失真有了一个全新的认知，那种豁然开朗的感觉，真是太棒了。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本对手册式的技术书籍不太抱有太高的期待，总觉得内容会比较干瘪。但《可靠和安全编码》这本书彻底颠覆了我的看法。它不仅仅是知识的罗列，更像是一次深入的思维漫游。书中穿插的一些历史背景介绍和实际工程中的案例分析，让那些冰冷的算法瞬间变得鲜活起来。比如，作者提到某个早期卫星通信中的误码率问题是如何通过引入特定的循环冗余校验码得到了显著改善的，这种真实的“痛点”与“解决方案”的结合，极大地增强了知识的说服力。此外，排版和图表的质量也值得称赞，那些复杂的码图和性能曲线绘制得非常清晰，即使用放大镜看细节也不会产生模糊感，这对于需要进行精确对比的读者来说，简直是福音。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既能满足初学者的入门需求，也能为资深工程师提供回顾和参考的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验堪称流畅到令人惊叹。作者在语言风格上保持了一种非常恰当的距离感——既不过分亲昵，也不会显得高高在上。很多技术书籍的难点在于，作者往往会假设读者已经掌握了大量的先验知识，从而在关键的过渡环节“偷工减料”。然而，这本书的每一章节之间都设置了非常巧妙的衔接点，好像有一条无形的丝线牵引着读者的注意力从一个主题平滑地过渡到下一个主题。我特别喜欢其中关于信道容量的探讨，作者没有用过于花哨的辞藻去包装，而是用最精准的语言揭示了信息传输的本质限制。这种朴实而有力的表达方式，让我在阅读时能够完全专注于信息的接收本身，而不用分心去解读作者的写作意图，这对于吸收高密度信息来说，是极其重要的品质。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排简直是教科书级别的典范，逻辑链条衔接得天衣无缝。它没有急于抛出那些令人望而生畏的编码方案，而是花了大量的篇幅来阐述信息论的基础框架和信道建模的重要性。我注意到作者在讨论不同编码技术（比如卷积码和分组码）的演进路径时，总是会先提出一个在当时环境下亟待解决的问题，然后自然而然地引出相应的解决方案。这种“问题驱动”的教学方法极大地激发了我的学习兴趣。我常常会读到深夜，不是因为内容太难，而是因为想知道“下一个环节会如何解决当前这个难题”。尤其在讲到迭代译码算法时，作者深入浅出地对比了不同算法的优缺点和复杂度，那种细致入微的分析，足以看出作者在这一领域深厚的功底。对于想系统性构建知识体系的人来说，这本书无疑提供了一个坚实且优雅的骨架。