信道编码与MATLAB仿真

第1章 概述 （1）1.1 MATLAB （1）1.1.1 MATLAB的组成 （1）1.1.2 开发环境 （2）1.2 Simulink （6）1.2.1 启动Simulink （6）1.2.2 创建Simulink模型 （8）1.2.3 模块参数设置 （10）1.2.4 仿真Simulink模型 （10）1.3 信道码 （11）1.3.1 信道码在数字通信系统中的地位和作用 （11）1.3.2 信道码的类型 （12）1.3.3 常用信道编译码方法 （13）1.3.4 信道码的应用 （14）1.4 基于MATLAB的信道码仿真 （14）第2章 MATLAB编程基础 （15）2.1 基本编程组件 （15）2.1.1 MATLAB命令 （15）2.1.2 变量 （16）2.1.3 关键字 （16）2.1.4 操作符 （17）2.1.5 MATLAB表达式 （18）2.1.6 程序控制状态 （18）2.1.7 常用符号 （20）2.2 数据类型 （22）2.2.1 数值 （22）2.2.2 逻辑类型 （28）2.2.3 字符和字符串类型 （29）2.2.4 日期和时间 （30）2.2.5 结构体 （31）2.2.6 元胞数组 （31）2.2.7 函数句柄 （32）2.2.8 MATLAB类和Java类 （32）2.3 矩阵 （32）2.3.1 矩阵构造 （33）2.3.2 矩阵访问 （34）2.3.3 矩阵操作 （37）2.3.4 对角矩阵 （39）2.4 数学运算 （40）2.4.1 线性运算 （40）2.4.2 稀疏矩阵 （41）2.4.3 多项式 （44）2.5 数据导入/导出 （44）2.5.1 支持的文件格式 （44）2.5.2 导入向导的使用 （46）2.5.3 导入/导出MAT文件 （48）2.5.4 导入/导出文本数据 （49）2.5.5 底层文件I/O函数 （51）2.6 MATLAB绘图 （52）2.6.1 基本绘图命令 （53）2.6.2 绘制特殊图 （60）2.6.3 图形编辑工具 （67）第3章 MATLAB程序设计 （74）3.1 M文件编程 （74）3.1.1 M文件设计 （74）3.1.2 M文件结构 （75）3.1.3 M文件脚本和函数 （76）3.1.4 函数调用 （77）3.2 函数类型 （79）3.2.1 匿名函数 （79）3.2.2 主函数 （79）3.2.3 嵌套函数 （80）3.2.4 子函数 （81）3.2.5 私有函数 （82）3.2.6 重载函数 （82）3.3 程序调试和出错处理 （82）3.3.1 调试程序 （83）3.3.2 出错处理 （87）3.4 内存使用和优化 （91）3.4.1 内存分配 （91）3.4.2 内存管理函数 （92）3.4.3 提高内存使用效率 （93）3.5 程序计划 （96）3.5.1 创建和设置定时对象 （97）3.5.2 启动和停止定时器 （98）3.5.3 创建和执行回调函数 （99）3.5.4 定时对象执行模式 （100）3.6 性能分析和优化 （101）3.6.1 程序性能分析 （102）3.6.2 MATLAB程序优化 （106）3.7 MATLAB通信工具箱 （109）3.7.1 信道编译码函数 （109）3.7.2 交织器函数 （110）3.7.3 信道模型函数 （111）3.7.4 Galois域函数 （112）3.7.5 其他相关函数 （113）第4章 线性分组码 （114）4.1 有限域及其运算 （114）4.1.1 基本概念 （114）4.1.2 有限域上的运算 （115）4.1.3 有限域多项式 （116）4.1.4 有限域相关函数 （118）4.2 线性分组码 （124）4.2.1 基本原理 （124）4.2.2 编码方法 （129）4.2.3 译码算法 （130）4.2.4 MATLAB仿真实现 （132）4.3 循环码 （150）4.3.1 基本原理 （150）4.3.2 编码方法 （156）4.3.3 译码算法 （158）4.3.4 MATLAB仿真实现 （164）4.4 BCH码和RS码 （173）4.4.1 基本原理 （173）4.4.2 编码方法 （177）4.4.3 译码算法 （178）4.4.4 MATLAB仿真实现 （189）4.4.5 CCSDS标准RS码 （216）第5章 卷积码 （223）5.1 基本原理 （223）5.1.1 卷积码的定义 （223）5.1.2 生成矩阵和校验矩阵 （224）5.1.3 状态图和网格图描述 （231）5.1.4 距离特性和重量分布 （233）5.1.5 特殊卷积码 （235）5.2 编码方法 （236）5.3 译码算法 （236）5.3.1 硬判决Viterbi译码算法 （236）5.3.2 软判决Viterbi算法 （240）5.4 MATLAB仿真实现 （242）5.5 CCSDS标准卷积码及仿真 （261）5.5.1 CCSDS标准建议的（7,1/2）卷积编码器 （261）5.5.2 CCSDS标准建议的删余卷积编码器 （262）5.5.3 仿真实现流程 （263）5.5.4 仿真结果 （265）5.6 CCSDS标准级联码 （267）5.6.1 级联码的编码和译码 （268）5.6.2 仿真实现流程 （268）5.6.3 仿真结果 （270）第6章 Turbo码 （272）6.1 基本原理 （272）6.1.1 Turbo码的定义 （272）6.1.2 分量码设计 （272）6.1.3 交织器设计 （274）6.2 编码方法 （276）6.3 译码方法和算法 （279）6.3.1 迭代译码 （279）6.3.2 MAP类算法 （281）6.3.3 SOVA （287）6.4 MATLAB仿真实现 （294）6.4.1 编码 （294）6.4.2 译码 （298）6.4.3 编译码联合仿真 （304）6.4.4 MATLAB交织函数的使用 （305）6.5 CCSDS标准Turbo码 （322）6.5.1 编码 （322）6.5.2 译码 （323）6.5.3 仿真实现流程 （324）6.5.4 仿真结果 （327）第7章 TPC码 （329）7.1 基本原理 （329）7.1.1 TPC码的定义 （329）7.1.2 分量码的设计 （330）7.2 编码方法 （332）7.3 译码算法 （334）7.3.1 硬判决译码 （334）7.3.2 软判决译码 （335）7.3.3 改进的Chase算法 （335）7.3.4 迭代译码 （340）7.4 MATLAB仿真实现 （341）7.4.1 编码 （341）7.4.2 译码 （342）7.4.3 编译码联合仿真 （345）7.5 仿真及性能分析 （347）第8章 LDPC码 （349）8.1 基本原理 （349）8.1.1 LDPC码的定义 （349）8.1.2 LDPC码的因子图表示 （350）8.2 LDPC码的构造 （354）8.2.1 Gallager LDPC码 （354）8.2.2 准循环LDPC码 （355）8.2.3 基于Q矩阵构造LDPC码 （356）8.3 译码算法 （358）8.3.1 和积算法的基本概念 （358）8.3.2 概率测度下LDPC码的和积译码算法 （360）8.3.3 不同测度下的消息更新规则 （362）8.4 MATLAB仿真实现 （364）8.4.1 编码 （364）8.4.2 译码 （364）8.4.3 编译码联合仿真 （366）8.4.4 MATLAB函数的使用 （367）8.5 LDPC码在深空通信中的应用 （378）8.5.1 编码 （382）8.5.2 译码 （385）8.5.3 仿真实现流程 （386）8.5.4 仿真结果 （388）第9章 信道仿真和误码率分析 （391）9.1 二元对称信道 （391）9.1.1 数学模型 （391）9.1.2 MATLAB仿真 （392）9.1.3 Simulink仿真 （393）9.2 高斯加性白噪声信道 （394）9.2.1 数学模型 （394）9.2.2 MATLAB仿真 （395）9.2.3 Simulink仿真 （397）9.3 衰落信道 （399）9.3.1 数学模型 （400）9.3.2 MATLAB仿真 （401）9.3.3 Simulink仿真 （423）9.4 误码率分析 （426）9.4.1 通用误码率计算函数 （426）9.4.2 不同信道条件下误码率的计算 （431）9.4.3 误码率分析工具 （435）参考文献 （441）

信道编码作为一种基础技术，广泛应用于各种通信系统和存储系统，是实现可靠通信和数据存储的主要手段。MATLAB作为一种常用的工程语言，具有强大的科学计算和可视化功能，简单易用，且提供了针对通信系统设计的工具箱（算法功能模块），是进行信道编码研究、仿真和应用开发的基本工具和首选平台。本书首先简要介绍MATLAB语言和程序设计方法，然后分章节介绍常用的线性分组码、卷积码、Turbo码、TPC码和LDPC码的编/译码原理和算法，给出编码、译码和联合仿真的MATLAB代码和注释，并对信道编码在深空通信中的应用进行介绍，给出仿真流程和仿真结果，最后介绍MATLAB提供的各种信道仿真模型和误比特率计算和分析工具。【作者简介】刘东华，男，博士，副教授，中国科学院计算技术研究所博士后，现工作于国防科技大学电子科学与工程学院。主要从事通信技术方面的研究工作。