现代编码理论与应用

第1章绪论

1.1信道编码

1.1.1编码及其应用

1.1.2通信与编码

1.1.3速率与错误率

1.1.4信道编码的基本概念

1.1.5最大后验概率译码(MAP)与最大似然译码(MLD)。

1.1.6信道编码定理

1.1.7编码复杂度

1.2信道编码的分类

1.3信道编码技术的发展史

1.4现代编码理论基础

1.4.1信道容量与香农限

1.4.2现代编码的定义

1.4.3码的图表示与迭代译码

1.5本章小结

第2章信道容量

2.1信道容量与编码

2.2离散无记忆信道(DMC)的容量

2.3离散输入、连续输出信道的容量

2.4二进制对称信道的容量

2.5AwGN信道的容量

2.6Ravleigh衰落信道的容量

2.6.1有信道边信息

2.6.2无信道边信息

2.7本章小结

第3章因子图

3.1因子图的引入

3.2分配律

3.3因子图

3.4边缘函数的递归计算

3.5通过消息传递有效计算边缘函数

3.6因子图与迭代译码一

3.6.1逐位MAP译码

3.6.2置信传播译码算法

3.6.3逐块MAP译码

3.6.4无环码的界

3.7Forney型因子图

3.8因子图的应用

3.8.1线性码

3.8.2马尔可夫链和隐马尔可夫模型

3.8.3傅里叶变换

3.9本章小结

第4章Tanner图与和积算法

4.1Tanner图

4.2Tanner图的推广

4.3和积算法

4.3.1概率质量函数的因子图表示

4.3.2无环因子图中的和积算法

4.3.3含环路因子图中的和积算法

4.3.4和积算法的变形

4.4本章小结

第5章Turbo码

5.1Turb0码的基本原理

5.2Turbo码分量码配置

5.3Turb0码交织器设计

5.3.1常见交织器设计与分析

5.3.2交织器设计准则

5.4Turbo码的编码结构

5.4.1PCCC的编码结构

5.4.2SCCC的编码结构

5.4.3HCCC的编码结构

5.5Turbo码的译码结构

5.5.1PCCC的译码结构

5.5.2SCCC的译码结构

5.5.3HCCC的译码结构

5.6基于后验概率的sISO译码算法

5.6.1MAP译码算法

5.6.2LogMAP算法

5.7Furbo码的性能分析

5.7.1Turbo码的标准联合界

5.7.2Turbo码的性能仿真

5.7.3PCCC与SCCC的性能比较

5.7.4Turbo码的译码复杂性分析

5.8本章小结

第6章LDPC码

6.1LDPC码研究现状

6.2LDPC码和Tanner图

6.3LDPC码的构造

6.3.1Gallager的LDPC构造方法

6.3.2Mackav的构造方法

6.3.3超轻矩阵

6.3.4有限几何构造法

6.3.5非规则构造法

6.3.6非二进制构造

6.3.7LDPC的线性编码

6.4LDPC码的译码算法

6.4.1BP算法

6.4.2LDPC码的改进BP算法

6.4.3最小和算法

6.4.4多进制LDPC码的译码

6.4.5串行译码

6.4.6BF算法

6.5LDPC码的性能分析

6.5.1码距属性

6.5.2LDPC码的错误概率分析

6.6本章小结

第7章类Turbo码

7.1类Turbo码的定义

7.1.1码集及编码权重的定义

7.1.2无记忆二进制输入信道与归一化限

7.1.3类Turbo码定义

7.1.4交织增益定理

7.2重复累积码

7.2.1RA码结构

7.2.2RA码的迭代解码

7.2.3主要定理的证明

7.3超RA码

7.3.1引言

7.3.2重复一延迟延迟码(RDD码)

7.3.3RDD码的迭代解码性能

7.4卷积累积码

7.4.1外码的IOWE

7.4.2加权频谱形成

7.4.3CA码的迭代解码性能

7.4.4RAA(重复一累积一累积)码

7.5本章小结

附录AAwGN错误指数

附录B第7.3节部分公式推导

B.1RDD码内码的IOWE

B.2性质7.1的证明

B.3RDD码集合的频谱形成

附录c第7.4节部分公式推导

C.1截断卷积码的权重计数估算

C.2一些有用的不等式

C.3比特错误概率与字错误概率

第8章基于置信传播算法的Turbo译码

8.1最佳符号判决定理

8.2系统并行级联码(Turbo码)

8.3贝叶斯置信网络和Pearl的算法

8.4Pearl的算法描述

8.5Turbo译码是BP算法的一种情况

8.6从置信传播扩展到其他译码算法

8.7本章小结

第9章码的优化设计及性能分析

9.1基于图的码的优化设计

9.1.1LDPC码的围长(girth)设计

9.1.2一种基于RS码的代数构造方法

9.1.3一种基于矩阵分裂的代数构造方法

9.1.4一种启发式搜索构造方法PEG构造方法

9.2密度进化

9.2.1消息的密度进化

9.2.2门限值的确定

9.2.3分布对的优化

9.2.4算法实现

9.2.5仿真结果

9.3EXIT分析

9.3.1外部转移特性

9.3.2外部信息转移图

9.3.3外部信息度量互信息与S／Ⅳ

9.3.4Rayleigh信道条件下的EXIT图

9.3.5EXIT图的应用

9.4本章小结

第10章现代编码理论在通信系统中的应用

10.1基于因子图的迭代接收机的统一模型

10.1.1迭代接收机的设计

10.1.2应用实例

10.2衰落信道上基于因子图的迭代信号检测

10.2.1信道模型

10.2.2使用因子图进行迭代接收设计

10.3因子图及和一积算法在符号间干扰信道(ISI)上的应用

10.3.1因子图表示

10.3.2图的改进

10.3.3平均互信息量的分析

10.3.4数据结果

10.3.5结论

10.4本章小结

第11章现代编码在通信标准中的应用

11.1Turbo码在第三代移动通信中的应用

11.1.1第三代移动通信系统标准

11.1.2Turbo码在WCDMA移动通信系统中的应用

11.1.3Turbo码在CDMA2000移动通信系统中的应用

11.1.4Turbo码在TDCDMA移动通信系统中的应用

11.2LDPC码在B3G系统中的应用及性能

11.2.1系统构造方案

11.2.2编码方案

11.2.3译码方案

11.2.4计算机仿真结果及分析

11.3LDPC码在DVBS2标准中的应用

11.3.1DVBS2标准LDPC编码器

11.3.2DVBS2LDPC码译码器

11.4本章小结

第12章现代编码的FPGA设计与实现

12.1Turbo码基于MAP算法的FPGA实现

12.1.1Turbo码编译码方案的确定

12.1.2Turbo码编码器的FPGA设计

12.1.3Turbo码译码器的FPGA实现

12.2LDPC码的FPGA实现

12.2.1LDPC码的编码

12.2.2LDPC码的解码

12.3Turbo码和LDPC码比较

12.3.1编解码方案

12.3.2RC-LDPC解码器和Turbo解码器的比较

12.4本章小结

参考文献

　　本书旨在展示近几年来信道编码技术的革命性变革与最新进展，浓缩提炼为现代编码理论，给出了现代编码理论的整体框架与在通信系统中的具体应用，适用于大专院校信息类各专业本科高年级学生、研究生、教师以及从事信道编码、通信系统设计、通信信息处理等研究领域的科研及工程人员。　　自1993年Turbo码出现以来，信道编码技术进入了一个崭新的时代。