123,123

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書系統(tǒng)論述了 5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)中的 LDPC 碼與 Polar 碼等信道編碼技術(shù)，包括碼設(shè)計(jì)、構(gòu)造、編譯碼算法等。本書首先介紹了信道編碼的基本原理與移動(dòng)通信中典型的編碼方法，討論了編碼系統(tǒng)性能限的計(jì)算；然后重點(diǎn)論述了LDPC 碼與 Polar 碼的編碼原理、譯碼算法與構(gòu)造方法，介紹了 3GPP 確定的 5G 數(shù)據(jù)信道 NR LDPC 碼的設(shè)計(jì)、性能與編碼鏈路組成，以及 5G 控制信道編碼標(biāo)準(zhǔn)、Polar 碼的設(shè)計(jì)與速率適配方法等。為便于讀者開發(fā)與使用 5G 系統(tǒng)，本書附錄給出了 NR LDPC 碼、Polar 碼的技術(shù)規(guī)范與性能曲線。本書適合信息與通信工程領(lǐng)域的工程技術(shù)人員與有關(guān)專業(yè)的本科生和研究生閱讀，對(duì)從事無線通信與信道編碼研究的人員也有重要的參考價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介

　　白寶明：博士，西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。分別于1987年和1990年在西北電訊工程學(xué)院（現(xiàn)西安電子科技大學(xué)）獲工學(xué)學(xué)士和工學(xué)碩士學(xué)位，2000年在西安電子科技大學(xué)獲通信與信息系統(tǒng)學(xué)科博士學(xué)位。2000至2003年在香港城市大學(xué)作博士后，2005年在美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校（UC Davis）作訪問學(xué)者。主要從事信息與編碼理論、編碼調(diào)制技術(shù)、無線通信和量子通信方面的教學(xué)與科研工作。曾主持國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目和863計(jì)劃項(xiàng)目課題，以及國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題的研究工作。白寶明博士是中國(guó)電子學(xué)會(huì)會(huì)士，中國(guó)電子學(xué)會(huì)信息論分會(huì)主任委員，曾任中國(guó)通信學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)副主任委員

圖書目錄

第 1章緒論 1
1．1　第五代移動(dòng)通信系統(tǒng) 　1
1．1．1　5G愿景與性能指標(biāo)　4
1．1．2　5G技術(shù)路線及無線傳輸關(guān)鍵技術(shù)　9
1．1．3　5G研究和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展　11
1．2　信道編碼技術(shù)的發(fā)展及其在移動(dòng)通信中的應(yīng)用　14
1．2．1　信道編碼技術(shù)的發(fā)展　14
1．2．2　信道編碼技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用　18
1．3　5G中的信道編碼方法與標(biāo)準(zhǔn)化　21
第　2章信道編碼基礎(chǔ)及典型編碼方法　23
2．1　數(shù)字通信系統(tǒng)模型　23
2．1．1　信號(hào)星座與信號(hào)映射器　26
2．1．2　5G通信系統(tǒng)中的調(diào)制信號(hào)映射　26
2．2　線性分組碼　27
2．2．1　線性分組碼的定義與最小漢明距離　27
2．2．2　生成矩陣和校驗(yàn)矩陣　28
2．2．3　對(duì)一個(gè)線性碼簡(jiǎn)單修改而構(gòu)造新碼　31
2．3　譯碼方法與性能度量　32
2．3．1　最佳譯碼　32
2．3．2　線性分組碼的檢錯(cuò)　34
2．3．3　對(duì)數(shù)似然比　35
2．3．4　編碼系統(tǒng)性能度量　36
2．4　幾類常用的分組碼　37
2．4．1　重復(fù)碼和單奇偶校驗(yàn)碼　37
2．4．2　循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）碼　39
2．4．3　Simplex碼　42
2．4．4　Hadamard矩陣與Hadamard碼　42
2．5　Reed-Muller碼　43
2．5．1　構(gòu)造方法　44
2．5．2　一階RM碼的編碼與譯碼　46
2．6　卷積碼　49
2．6．1　卷積碼的概念與網(wǎng)格圖表示　49
2．6．2　卷積碼的最大似然譯碼：Viterbi 算法　51
2．6．3　卷積碼的逐符號(hào)MAP譯碼：BCJR算法　55
2．6．4　Max-Log-MAP 譯碼算法　64
2．7　咬尾卷積碼　67
2．7．1　編碼方法與 LTE 系統(tǒng)中的咬尾卷積碼　67
2．7．2　咬尾卷積碼的譯碼算法　70
2．8　Turbo碼　76
2．8．1　Turbo 編碼原理　76
2．8．2　Turbo碼的迭代譯碼　82
2．8．3　面向 5G 應(yīng)用的增強(qiáng)型 Turbo 碼　84
2．9　編碼系統(tǒng)性能限　88
2．9．1　頻譜效率　88
2．9．2　信噪比　89
2．9．3　信道容量　90
2．9．4　有限碼長(zhǎng)性能限　97
2．10　編碼與擴(kuò)頻　101
2．10．1　擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)　101
2．10．2　編碼與擴(kuò)頻的信道容量　104
2．10．3　軟擴(kuò)頻　105
第3章　LDPC碼的編譯碼原理與構(gòu)造方法　107
3．1　LDPC碼的概念與因子圖表示　107
3．1．1　LDPC 碼的定義與矩陣表示　107
3．1．2　因子圖表示　110
3．1．3　度分布　113
3．2　LDPC碼的編碼　114
3．2．1　QC-LDPC碼的編碼　115
3．2．2　單對(duì)角結(jié)構(gòu) LDPC 碼的編碼　117
3．2．3　雙對(duì)角結(jié)構(gòu) LDPC 碼的編碼　118
3．2．4　雙對(duì)角結(jié)構(gòu) QC-LDPC 碼的編碼　119
3．3　LDPC碼的譯碼　121
3．3．1　和積算法基本原理　122
3．3．2　概率域上的和積算法　123
3．3．3　對(duì)數(shù)域上的和積算法　126
3．3．4　低復(fù)雜度的簡(jiǎn)化和積算法　130
3．3．5　分層譯碼算法　133
3．4　LDPC 碼的分析與設(shè)計(jì) 　135
3．4．1　密度進(jìn)化　135
3．4．2　高斯近似　137
3．4．3　外信息轉(zhuǎn)移（EXIT）圖　140
3．4．4　基模圖碼的 EXIT 技術(shù)　146
3．4．5　LDPC 碼的設(shè)計(jì)　148
3．5　LDPC 碼的構(gòu)造　150
3．5．1　基于計(jì)算機(jī)的構(gòu)造：PEG 算法　150
3．5．2　基模圖 LDPC 碼的構(gòu)造　152
3．5．3　LDPC 碼的疊加構(gòu)造　156
3．5．4　基于代數(shù)的 QC-LDPC 碼疊加構(gòu)造　160
3．6　速率兼容 LDPC 碼　167
3．6．1　RC-LDPC 碼的基本概念　167
3．6．2　基于代數(shù)和圖理論結(jié)合的方法構(gòu)造 RC-LDPC 碼　168
3．6．3　基于代數(shù)輔助方法構(gòu)造信息位長(zhǎng)度和碼率同時(shí)兼容的 LDPC 碼　174
3．7　LDPC 編碼調(diào)制　175
3．7．1　LDPC-BICM 系統(tǒng)　175
3．7．2　星座成形　178
第4章　5G 數(shù)據(jù)信道 LDPC 編碼方案　187
4．1　5G 數(shù)據(jù)信道編碼的需求與標(biāo)準(zhǔn)化建議　187
4．2　5G LDPC 編碼參數(shù)與碼設(shè)計(jì)　191
4．2．1　校驗(yàn)矩陣的基本結(jié)構(gòu)　192
4．2．2　矩陣散列　195
4．2．3　基矩陣設(shè)計(jì)　196
4．2．4　循環(huán)移位矩陣的設(shè)計(jì)　198
4．3　5G LDPC 碼的構(gòu)造　200
4．3．1　可支持多個(gè)移位尺寸的準(zhǔn)循環(huán) LDPC 碼　200
4．3．2　5G LDPC 碼循環(huán)移位矩陣的代數(shù)輔助構(gòu)造　204
4．4　5G LDPC 碼編譯碼方法與性能　211
4．4．1　5G LDPC 碼的編碼　211
4．4．2　5G LDPC 碼的譯碼　216
4．4．3　基圖選擇　218
4．5　5G LDPC 編碼鏈　221
4．5．1　CRC 添加　223
4．5．2　碼塊分段　225
4．5．3　速率適配　227
4．5．4　碼塊內(nèi)交織　230
第5章　Polar碼的編譯碼原理與構(gòu)造方法　233
5．1　Polar 碼的概念與基本原理　233
5．1．1　信道極化　234
5．1．2　Polar 碼　243
5．2　Polar 碼的編碼　244
5．3　Polar 碼的譯碼　246
5．3．1　SC 譯碼算法　246
5．3．2　SCL 譯碼　253
5．3．3　因子圖表示與 BP 譯碼　258
5．4　Polar 碼的構(gòu)造　262
5．4．1　Bhattacharyya 參數(shù)構(gòu)造　263
5．4．2　蒙特卡羅構(gòu)造　263
5．4．3　密度進(jìn)化構(gòu)造　264
5．4．4　高斯近似構(gòu)造　265
5．5　級(jí)聯(lián)Polar碼　267
5．5．1　級(jí)聯(lián) Polar 碼的重量譜　269
5．5．2　級(jí)聯(lián) Polar 碼的近似最大似然譯碼性能　270
5．6　Polar 編碼調(diào)制　271
5．6．1　多層 Polar 編碼調(diào)制　273
5．6．2　比特交織 Polar 編碼調(diào)制　277
第6章　5G 控制信道 Polar 編碼方案　283
6．1　控制信道編碼的標(biāo)準(zhǔn)化建議　283
6．1．1　概述　283
6．1．2　5G 控制信道編碼建議方案與性能評(píng)估　284
6．2　5G NR Polar 碼的設(shè)計(jì)與典型編碼方案　287
6．2．1　CRC-Polar 碼　288
6．2．2　PC-Polar 碼　288
6．2．3　DCRC-Polar 碼　290
6．2．4　Hash-Polar 碼　294
6．2．5　分段 Hash-Polar 碼　295
6．3　5G 控制信道鏈路傳輸方案及性能　297
6．3．1　上行控制信道　298
6．3．2　下行控制信道　300
6．3．3　5G Polar 碼的性能　301
6．4　5G Polar 碼的構(gòu)造與編碼　301
6．4．1　NR Polar 碼的編碼　301
6．4．2　NR Polar 碼的構(gòu)造　303
6．5　Polar 碼的速率適配　307
6．5．1　子塊交織　309
6．5．2　比特選擇　310
6．6　信道交織器設(shè)計(jì) 　312
6．7　上行鏈路控制信息分段方案　313
6．8　物理廣播信道（PBCH）編碼　315
6．8．1　編碼方案與性能評(píng)估　315
6．8．2　Polar 碼比特重復(fù)　317
6．8．3　時(shí)間索引指示方式　319
6．8．4　PBCH 域映射　319
附錄A　有限域基本知識(shí) 　321
附錄B　5G NR LDPC 碼移位值　331
附錄C　5G NR LDPC 碼性能　339
附錄D　5G NR Polar 碼序列　345
參考文獻(xiàn)　347
后記