高效信道编译码技术及其应用

　　《高效信道编译码技术及其应用》是以通信主题国家“863”项目“Gallager码在宽带CDMA通信系统中的应用研究”（编号：2001AA123061）和国家自然科学基金项目“编织码优化设计及其应用研究”（编号：60272005）的研究成果而编写的，内容包括：第1章绪论，介绍信道编码的历史与发展，以及信道编码定理与容量限；第2章基本理论，介绍纠错编码理论的基本概念以及基本理论；第3章卷积码，主要侧重于分析卷积码的MAP算法以及一种新类型的卷积码——低密度卷积码；第4章Turbo码，主要阐述Turbo的译码原理以及交织器和分量码的设计，最后引入Turbo乘积码；第5章编织码，主要介绍Woven码，该码可以作为更一般性的Turbo码，即它涵盖了Turbo码；第6章LDPC码，主要论述其编译码基本原理，同时引入了多进制LDPC码原理；第7章优化方法，主要阐述信道编码的优化设计与分析方法，例如密度进化、EXIT、典型集合界理论等，以及它们用于不规则LDPC码等的优化设计；第8章高效信道编码在通信系统中的应用，重点介绍了Turbo码、LDPC码以及Woven码在第三代移动通信中的应用，高效纠错编码在FM-DCSK混沌调制解调通信系统中的应用。《高效信道编译码技术及其应用》在编写过程中，为照顾到不同层次的读者，内容按照从基本问题、基本思想入手，由浅到深，逐步深入至关键的技术问题及具体算法原则安排，读者可以根据需要选择相应的内容阅读参考。《高效信道编译码技术及其应用》不仅可以作为初学者的入门指导，也可以为研究人员和工程技术人员的进一步工作提供有用帮助。对于通信院校的学生来说，《高效信道编译码技术及其应用》既可作为相关专业本科高年级参考书，也可作为相关专业研究生教材。

暂缺《高效信道编译码技术及其应用》作者简介

第1章　绪论　1
1.1　数字通信系统的构成　1
1.2　信道编码的历史与发展　2
1.2.1　信道编码的历史　2
1.2.2　高效纠错编码的研究现状　4
1.2.3　数字通信系统中的信道编码　5
1.3　信道编码定理与容量限　7
1.3.1　信道容量　7
1.3.2　硬判决和软判决　7
1.3.3　信道容量与纠错码的关系　8
1.3.4　基本信道模型及其信道容量　9
1.4　本书的主要内容　15
参考文献　15
第2章　基础理论　17
2.1　基本概念　17
2.1.1　信道编译码模型[1~5]　17
2.1.2　码和码字集　19
2.1.3　纠错码的性能界　20
2.2　信道编码主要分类　23
2.2.1　线性分组码　23
2.2.2　卷积码　24
2.3　MAP与ML算法　24
2.4　因子图与和积算法　25
2.4.1　消息传递算法　25
2.4.2　因子图　28
2.4.3　边缘函数　29
2.4.4　和积算法的表示　30
2.4.5　和积算法的工作原理　31
2.5　小结　33
参考文献　33
第3章　卷积码　35
3.1　卷积码的基本原理　35
3.1.1　卷积码的基本概念　35
3.1.2　卷积码的图形描述　36
3.1.3　卷积码的矩阵与多项式描述　38
3.1.4　错误扩散与恶性码　41
3.1.5　矩阵等价与编码矩阵　42
3.2　递归系统卷积码　43
3.3　删余卷积码　44
3.4　Viterbi译码算法　45
3.5　BCJR算法　49
3.6　低密度卷积码　55
3.6.1　LDC码的定义与构造方法　55
3.6.2　LDC码的迭代译码算法　57
3.6.3　非退化LDC码的设计　59
3.6.4　LDC码的性能与各项参数的关系　60
3.7　小结　61
参考文献　61
第4章　Turbo码　63
4.1　Turbo编码方案　63
4.1.1　编码器的构成　64
4.1.2　Turbo码的因子图表示　65
4.2　Turbo迭代译码原理　65
4.2.1　Turbo迭代译码器结构　65
4.2.2　Turbo迭代译码原理　67
4.3　Turbo码中交织器的设计　69
4.3.1　交织器的基本原理　69
4.3.2　交织器的功能分析[9]　70
4.3.3　混沌交织器　71
4.4　分量码的优化　72
4.4.1　卷积码的距离度量　72
4.4.2　分量码不同配置对Turbo码性能的影响　74
4.4.3　斜率因子对Turbo码性能的影响　75
4.5　Turbo乘积码[16]　76
4.5.1　对数似然比代数　76
4.5.2　Turbo乘积码的译码原理　79
4.6　小结　83
参考文献　83
第5章　编织码　85
5.1　编织码的提出及研究现状　85
5.1.1　编织码的提出　85
5.1.2　国内外研究现状　86
5.2　编织码编码基本原理和简单分类　86
5.2.1　编码原理　86
5.2.2　编织码的分类　89
5.3　编织码的译码　90
5.3.1　后验概率模块(APP)　91
5.3.2　BCJR算法[27]　92
5.3.3　WCC迭代译码的实现　93
5.4　编织卷积码的活性距离特性　94
5.4.1　卷积码的距离特性　94
5.4.2　卷积码的活性距离　96
5.4.3　编织卷积码的活性距离　98
5.4.4　卷积码活性距离的应用　101
5.5　交织器的设计　106
5.5.1　列式交织　107
5.5.2　行式交织　107
5.5.3　一种随机交织器的设计　109
5.6　基于删余技术的编织码　111
5.6.1　删余卷积码的基本概念　111
5.6.2　删余WCC的编码器基本结构　112
5.6.3　删余WCC的设计[44]　113
5.6.4　删余WCC的译码　114
5.6.5　删余编织卷积码的性能　115
5.7　编织码的因子图与和积算法分析　118
5.7.1　特殊卷积码　118
5.7.2　简单WBC因子图与和积算法分析　120
5.8　小结　121
参考文献　122
第6章　LDPC码　125
6.1　LDPC码的基本原理　125
6.1.1　校验矩阵H　125
6.1.2　二部图　126
6.1.3　校验矩阵H的设计　128
6.1.4　编码　129
6.2　译码方法　130
6.2.1　古典方法　130
6.2.2　信度传播(Belief　Propagation)算法　131
6.2.3　不规则LDPC码的译码　138
6.2.4　仿真结果与性能分析[10]、[11]　139
6.3　多进制LDPC码　140
6.3.1　多进制LDPC码的编码代数基础　141
6.3.2　多进制LDPC码的编码原理　142
6.3.3　多进制LDPC码的译码原理　144
6.4　小结　146
参考文献　146
第7章　优化方法　148
7.1　密度进化方法　148
7.1.1　LDPC码的性能与门限值关系　148
7.1.2　密度进化的原理和算法　150
7.1.3　度分布对的设计和优化　152
7.1.4　密度进化的算法实现　153
7.1.5　非相关瑞利信道下的密度进化　155
7.2　基于EXIT图的优化方法　160
7.2.1　EXIT图的引入　160
7.2.2　并行级联迭代译码结构的EXIT图分析　160
7.2.3　串行级联迭代译码结构的EXIT图分析　168
7.3　典型集合界　173
7.3.1　联合界(The Union Bound)　173
7.3.2　典型集合译码　174
7.3.3　典型集合界　175
7.3.4　基于典型集合界的LDPC码的性能分析　176
7.4　小结　177
参考文献　178
第8章　高效信道编码在通信系统中的应用　180
8.1　第三代移动通信的特点和基本特征　180
8.1.1　WCDMA传输信道和物理信道　181
8.1.2　WCDMA系统中的信道编码　181
8.2　LDPC码在3G中的应用　183
8.2.1　LDPC码嵌入WCDMA仿真系统方案　183
8.2.2　LDPC码嵌入WCDMA系统方案分析　188
8.2.3　性能比较与分析[5][6]　188
8.3　Woven码在3G中的应用　191
8.3.1　WCC嵌入WCDMA系统方案分析　191
8.3.2　仿真参数及结果分析　193
8.4　高效纠错码在FM-DCSK系统中的应用　195
8.4.1　FM-DCSK原理　195
8.4.2　FM-DCSK与WCC码结合的性能分析[11]　198
8.5　小结　199
参考文献　200