了得網社會科學_網絡信息論

內容簡介

本書重點介紹了網絡信息論研究的基本問題和從事網絡信息論研究需要的基礎知識，並結合目前網絡信息論研究的熱點課題，介紹了網絡編碼、數字噴泉編碼以及跨層優化設計等。
本書主要內容包括網絡信息論概論、傳統的信道容量分析、圖論與網絡信息流、簡單網絡的信道容量、多址信道的容量分析、網絡編碼、數字噴泉技術以及通信網絡的跨層優化設計理論等。通過對這些內容的介紹，使讀者能更加深入地了解有關網絡信息論的進展，並能開展相關方面的研究工作，推動我國在網絡信息論方面的研究。
本書是現代網絡信息論的入門教材，可作為高等院校電子信息學科高年級本科生和研究生相關課程的教材，也可供通信工程技術人員和科研人員作為參考書。

第1章概論
1.1 網絡信息論研究的三個基本問題
1.2 網絡信息論的發展歷史
1.3 網絡信息論的應用
1.4 網絡信息論的未來發展方向
習題
參考文獻
第2章信道容量分析
2.1 信息熵理論
2.2 鏈式法則與信息處理
2.3 互信息的鏈式法則
2.4 離散信道的容量
2.4.1 離散信道的容量
2.4.2 信道容量的計算理論第1章概論
1.1 網絡信息論研究的三個基本問題
1.2 網絡信息論的發展歷史
1.3 網絡信息論的應用
1.4 網絡信息論的未來發展方向
習題
參考文獻
第2章信道容量分析
2.1 信息熵理論
2.2 鏈式法則與信息處理
2.3 互信息的鏈式法則
2.4 離散信道的容量
2.4.1 離散信道的容量
2.4.2 信道容量的計算理論
2.5 微分熵與連續信道的容量公式
2.5.1 微分熵的定義
2.5.2 微分熵與離散熵的關繫
2.5.3 相對熵與互信息
2.5.4 微分熵的極值問題
2.5.5 加性高斯噪聲信道的信道容量公式
2.5.6 Shannon信道容量公式
2.6 Fano不等式與信道編碼定理
2.7 信道容量的迭代算法
習題
參考文獻
第3章圖論與網絡信息流
3.1 圖的基本概念
3.2 樹圖
3.2.1 樹的基本性質
3.2.2 圖的支撐(生成)樹
3.2.3 小支撐(生成)樹及其算法
3.3 短路徑問題及算法
3.3.1 狄克斯拉（Dijkstra）算法
3.3.2 福特-摩爾-貝爾曼(FordMooreBellman)算法
3.4 網絡流
3.4.1 基本概念與定義
3.4.2 流的計算——FordFulkerson算法
3.5 小代價流問題
3.6 信息流理論介紹
習題
參考文獻
第4章簡單網絡的信道容量
4.1 引言
4.2 並行高斯信道的容量
4.3 有色高斯噪聲信道的容量
4.4 基於反饋機制的高斯信道的容量
4.5 廣播信道的容量
4.5.1 幾個典型廣播信道的例子
4.5.2 廣播信道的一些基本定義
4.5.3 幾個廣播信道的容量域分析
4.5.4 改進的廣播信道的容量界
4.6 接力通信繫統的信道容量
4.7 非完全信息的接力模式的容量
4.8 合作模式的傳輸容量
4.9 有待研究的問題
習題
參考文獻
第5章多址信道的容量分析
5.1 引言
5.2 高斯多址信道的容量
5.3 中心控制模式的多址繫統
5.3.1 固定用戶發送功率的時分多址繫統
5.3.2 固定繫統內平均發送功率的時分多址繫統
5.3.3 頻分多址繫統
5.3.4 碼分多址繫統
5.4 高斯多址信道容量的實現模式討論
5.5 多信源編碼問題
5.6 隨機多址信道的容量分析
5.6.1 多址接入繫統的模型
5.6.2 單時隙可實現的傳輸容量的定義
5.6.3 基本的編碼與解碼策略
5.6.4 公平準則下繫統的可實現速率
5.7 隨機多址衰落信道的容量分析
5.7.1 Rayleigh信道模型的基本特征
5.7.2 可實現傳輸速率分析
5.7.3 公平準則下繫統的可實現速率
5.8 未來的研究方向
習題
參考文獻
第6章網絡編碼
第7章數字噴泉技術
第8章通信網絡的跨層設計理論
參考文獻

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第1章概論
網絡信息論，作為一個新興的通信研究領域，已引起國際學術界的廣泛重視。為了能使讀者盡快了解有關網絡信息論的發展概況以及未來的研究方向，在本章中，我們簡略地介紹這方面的內容，其中包括網絡信息論研究的幾個基本問題、網絡信息論的發展歷史、與網絡信息論有關的部分應用以及未來的研究方向等。
1.1 網絡信息論研究的三個基本問題
近20年來，通信技術得到飛速發展，數字通信的概念已被整個社會所接受，電子信息社會化程度越來越高。在世界上，城市信息化與信息網絡無縫覆蓋已成為當前發展的主流。作為信息交流的載體，信息通信日益成為人們生活中的重要組成部分，像衣、食、住、行一樣，被現代人稱為第五類生活必需品。隨著通信需求程度的日益提高，隨之而來的是，對通信信息傳輸的網絡化處理技術的要求也越來越高。因此，信息網絡的規劃、建設與管理變得越來越重要。
在這樣一個大背景下，傳統的網絡規劃、建設與管理以及相應的網絡容量的評估方法都難以適應現代通信發展的需求。這是因為傳統的通信網絡規劃主要依據的是ISO定義的層次化的網絡模型，該網絡理論將物理層看成一個信息通信的管道，通過分層屏蔽掉物理層對網絡層的影響，以排隊理論為基礎，通過控制網絡流的路由和交換作為信息處理手段，通過評估網絡接入接口的容量推算整個網絡的承載能力，這樣的網絡容量估計並非真正體現信息流端到端的網絡容量，所以網絡的空閑程度以及網絡的資源利用效率的評估也是不合理的。另一方面，隨著通信業務的種類變化，數據傳輸逐漸成為通信業務的主要組成部分，話音通信在整個通信業務中的份額越來越小，傳統的基於排隊理論的業務量分析理論在容量估算中帶來的偏差越來越大。因此，基於網絡信息流的自相似分析理論開始變得活躍，並得到應用。為此，在理論上，如何準確客觀地評估一個現有網絡的信息容量成為網絡信息論研究的一個重要問題。
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