无线多跳中继网络下的多传感器分布式决策融合

本书在信源输出结果为二进制信息的背景下，介绍了分布式检测融合的发展现状、基础理论和实际应用，以及环境反向散射辅助下的决策融合基础理论；分别在传统并行分布式多址接入信道和二进制加多址信道下，得出了传感器做出硬决策时的决策融合规则；在传统并行分布式多址接入信道下，得出了传感器做出软决策时的决策融合规则；将信源输出结果从二进制信息扩展到M进制信息，给出了传感器的检测错误概率服从均匀和非均匀分布时的决策融合规则；针对数据通信信道质量较差造成融合系统性能恶化的问题，给出了随机共振增强的决策融合规则。 全书各章原理的叙述力求概念清晰，注重理论推导和仿真实验验证相结合，对多传感器分布式检测基本原理和前沿技术的阐述循序渐进；在内容上既有必要的数学和信息论基础，又有物理概念的解释。

张高远，男，中共党员，副教授，硕士生导师，河南省通信学会理事，河南省科技创新团队骨干成员，中国人工智能学会高级会员。2015年6月毕业于电子科技大学通信与信息系统专业，获工学博士学位，2015年9月到河南科技大学信息工程学院任教。自2008年9月至2015年6月，共在电子科技大学通信抗干扰技术国家重点实验室通信编码与传输研究团队硕博连读深造七年。2016年7月进入电子科技大学通信抗干扰技术国家重点实验室计算机科学与技术学科信息安全专业进行博士后学习。主要从事物联网可靠与安全通信，5G中的差错控制编码与物理层安全等方面的研究工作，专注于基于纠错码的通信可靠性与安全传输交叉领域的理论与应用研究。

目录
第1章 绪论 1
1.1 信息理论及信息科学 2
1.1.1 信息科学的创立 2
1.1.2 信息论的主要内容及其发展 2
1.2 信息与通信 4
1.2.1 消息和信号 4
1.2.2 信息 5
1.3 信息论的研究范畴 7
1.3.1 香农信息论（狭义信息论） 8
1.3.2 一般信息论 8
1.3.3 广义信息论 9
本章小结 9
习题 9
第2章 信源与信息熵 11
2.1 信源的分类及数学模型 12
2.1.1 离散信源 12
2.1.2 连续信源 17
2.1.3 平稳信源 17
2.1.4 自然语信源 18
2.2 信息量与信息熵 20
2.2.1 如何度量信息 20
2.2.2 熵的基本概念 22
2.2.3 条件自信息量和条件熵 23
2.2.4 离散信源的信息熵 24
2.3 互信息 29
2.3.1 互信息量 29
2.3.2 条件互信息量 31
2.3.3 平均互信息量 32
2.3.4 疑义度和噪声熵 34
2.3.5 数据处理中的信息变化 36
2.4 离散信源的时间熵 38
2.5 信源的极限熵 39
2.5.1 离散平稳信源 39
2.5.2 离散平稳信源的极限熵 41
本章小结 42
习题 42
第3章 离散信源的无失真信源编码 46
3.1 信源的冗余度 47
3.2 信源编码模型及最佳编码 49
3.2.1 信源编码模型 49
3.2.2 最佳信源编码准则 50
3.3 无失真信源编码定理 52
3.3.1 变长码的信源编码定理 52
3.3.2 信源符号序列分组定理 57
3.3.3 等长码的信源编码定理 59
3.3.4 香农第一定理 61
3.4 典型的信源编码方法 63
3.4.1 香农编码 63
3.4.2 费诺编码 64
3.4.3 霍夫曼编码 65
3.4.4 算术编码 68
3.4.5 游程编码 71
3.4.6 LZ（Lempel-Ziv）编码 71
3.5 信源编码的错误扩散 74
本章小结 74
习题 75
第4章 离散信道及信道容量 77
4.1 信道的分类 78
4.2 单符号离散信道及其信道容量 79
4.2.1 单符号离散信道的数学模型 79
4.2.2 单符号离散信道的信道容量 82
4.2.3 几种特殊离散信道的信道容量 83
4.2.4 独立并联信道的信道容量 85
4.2.5 串联信道的信道容量 86
4.3 多符号离散信道及其信道容量 88
4.3.1 多符号离散对称信道的信道容量 88
4.3.2 离散无记忆扩展信道的信道容量 89
4.4 有扰离散信道的信道编码定理 91
4.4.1 译码准则 91
4.4.2 有扰离散信道的信道编码定理简介 95
本章小结 103
习题 103
第5章 连续信源和连续信道 106
5.1 连续消息的信息度量 107
5.1.1 连续信源的相对熵 107
5.1.2 几种典型连续信源的相对熵 109
5.1.3 连续消息的条件熵 112
5.1.4 连续消息的平均互信息量 113
5.2 最大相对熵定理 114
5.2.1 相对熵的性质 114
5.2.2 最大相对熵定理简介 114
5.3 熵功率 117
5.3.1 连续信源熵的变换 117
5.3.2 熵功率简介 118
5.3.3 熵功率不等式 119
5.3.4 噪声 119
5.4 信道容量与香农公式 120
5.4.1 连续信道的信道容量 120
5.4.2 香农信道容量公式 121
5.5 连续信源编码 122
5.5.1 标量量化与理想接收机 123
5.5.2 矢量量化编码 125
5.5.3 预测编码 126
本章小结 128
习题 128
第6章 差错控制和信道编码基础 131
6.1 差错控制的基本方式 132
6.1.1 插入冗余度 132
6.1.2 差错随机化 134
6.1.3 参量权衡 135
6.2 纠错编码的基本概念 135
6.2.1 纠错编码的分类 135
6.2.2 纠错编码的基本概念 137
6.2.3 纠错编码的检、纠错能力 140
6.3 近世代数基础 141
6.3.1 整数、群、环和域 141
6.3.2 多项式环和域 147
6.3.3 GF(2)的扩域GF(2m) 148
6.3.4 矢量空间 153
本章小结 154
习题 154
第7章 限失真信源编码 156
7.1 失真度和平均失真度 157
7.1.1 失真度 157
7.1.2 平均失真度 158
7.2 信息率失真函数 160
7.2.1 保真度准则及D失真许可的试验信道 160
7.2.2 信息率失真函数简介 161
7.2.3 信息率失真函数的性质 162
7.3 信息率失真函数的计算 167
7.3.1 误码失真条件下离散信源的信息率失真函数 167
7.3.2 离散信源的R(D)的参量表示 169
7.3.3 连续信源的信息率失真函数 172
7.4 保真度准则下的信源编码定理 173
7.5 信息价值 174
本章小结 176
习题 177
第8章 线性分组码 179
8.1 线性分组码的基本概念 180
8.1.1 线性分组码的描述 180
8.1.2 生成矩阵和校验矩阵 180
8.1.3 系统码 181
8.2 线性分组码的编译码及纠检错性能 182
8.2.1 线性分组码的编码 182
8.2.2 线性分组码的译码 183
8.2.3 线性分组码的纠检错性能 187
8.3 汉明码和格雷码 188
8.3.1 完备码的概念 188
8.3.2 汉明码和格雷码简介 189
8.4 循环码 190
8.4.1 循环码的定义与描述 191
8.4.2 循环码的生成矩阵和校验矩阵 193
8.4.3 循环码的编码 195
8.4.4 循环码的译码 197
8.4.5 循环冗余校验码 202
8.5 BCH码 204
8.5.1 BCH码的编码 204
8.5.2 BCH码的译码 206
8.6 R-S码 211
8.7 LDPC码（低密度奇偶校验码） 213
8.7.1 LDPC码的基本概念 213
8.7.2 LDPC码的Tanner图表示 214
8.7.3 LDPC码的校验矩阵构造 215
8.7.4 LDPC码的编码算法 217
8.7.5 LDPC码的译码 218
8.8 纠突发错误码 225
8.8.1 纠突发错误码的基本概念 225
8.8.2 交织码 226
8.8.3 乘积码 229
本章小结 230
习题 230
第9章 卷积码 233
9.1 卷积码的编码和译码 234
9.1.1 卷积码的编码 234
9.1.2 卷积码的译码 240
9.2 卷积码的码率和距离特性 249
9.3 纠突发错误卷积码 250
9.3.1 基本概念 250
9.3.2 卷积交织 251
9.4 Turbo码（并行级联卷积码） 253
9.4.1 级联码 253
9.4.2 Turbo码 254
9.4.3 Turbo码与LDPC码的性能比较 256
本章小结 257
习题 257
第10章 加密编码 259
10.1 加密编码基础知识 260
10.1.1 加密编码中的基本概念 260
10.1.2 密码系统安全性 261
10.1.3 理想保密性和单一性距离 262
10.2 数据加密标准DES 263
10.2.1 乘法加密系统 263
10.2.2 DES密码标准 265
10.3 公共密钥密码系统 267
10.4 电子邮件和文件加密标准 268
10.5 通信网络安全的加密方案 270
10.5.1 链路加密 270
10.5.2 端到端加密 271
本章小结 271
习题 272
第11章 网络信息理论基础 274
11.1 多用户信息传输系统模型 275
11.2 多址接入信道及其信道容量 276
11.2.1 基本概念 276
11.2.2 二进制接入信道 276
11.2.3 多进制接入信道 279
11.2.4 高斯加性多址信道 279
11.2.5 广播信道的信道容量 280
11.3 相关信源的基本理论 282
11.3.1 离散无记忆相关信源的编码定理 282
11.3.2 相关信源通过接入信道的传输定理 284
11.3.3 相关信源的边信息与公信息 285
本章小结 286
习题 286
附录A 本书所用主要符号及其含义 288
附录B 部分习题参考答案 291
参考文献 305