高效信道編譯碼技術及其應用

第1章　緒論　1
1.1　數(shù)字通信系統(tǒng)的構成　1
1.2　信道編碼的歷史與發(fā)展　2
1.2.1　信道編碼的歷史　2
1.2.2　高效糾錯編碼的研究現(xiàn)狀　4
1.2.3　數(shù)字通信系統(tǒng)中的信道編碼　5
1.3　信道編碼定理與容量限　7
1.3.1　信道容量　7
1.3.2　硬判決和軟判決　7
1.3.3　信道容量與糾錯碼的關系　8
1.3.4　基本信道模型及其信道容量　9
1.4　本書的主要內容　15
參考文獻　15
第2章　基礎理論　17
2.1　基本概念　17
2.1.1　信道編譯碼模型[1~5]　17
2.1.2　碼和碼字集　19
2.1.3　糾錯碼的性能界　20
2.2　信道編碼主要分類　23
2.2.1　線性分組碼　23
2.2.2　卷積碼　24
2.3　MAP與ML算法　24
2.4　因子圖與和積算法　25
2.4.1　消息傳遞算法　25
2.4.2　因子圖　28
2.4.3　邊緣函數(shù)　29
2.4.4　和積算法的表示　30
2.4.5　和積算法的工作原理　31
2.5　小結　33
參考文獻　33
第3章　卷積碼　35
3.1　卷積碼的基本原理　35
3.1.1　卷積碼的基本概念　35
3.1.2　卷積碼的圖形描述　36
3.1.3　卷積碼的矩陣與多項式描述　38
3.1.4　錯誤擴散與惡性碼　41
3.1.5　矩陣等價與編碼矩陣　42
3.2　遞歸系統(tǒng)卷積碼　43
3.3　刪余卷積碼　44
3.4　Viterbi譯碼算法　45
3.5　BCJR算法　49
3.6　低密度卷積碼　55
3.6.1　LDC碼的定義與構造方法　55
3.6.2　LDC碼的迭代譯碼算法　57
3.6.3　非退化LDC碼的設計　59
3.6.4　LDC碼的性能與各項參數(shù)的關系　60
3.7　小結　61
參考文獻　61
第4章　Turbo碼　63
4.1　Turbo編碼方案　63
4.1.1　編碼器的構成　64
4.1.2　Turbo碼的因子圖表示　65
4.2　Turbo迭代譯碼原理　65
4.2.1　Turbo迭代譯碼器結構　65
4.2.2　Turbo迭代譯碼原理　67
4.3　Turbo碼中交織器的設計　69
4.3.1　交織器的基本原理　69
4.3.2　交織器的功能分析[9]　70
4.3.3　混沌交織器　71
4.4　分量碼的優(yōu)化　72
4.4.1　卷積碼的距離度量　72
4.4.2　分量碼不同配置對Turbo碼性能的影響　74
4.4.3　斜率因子對Turbo碼性能的影響　75
4.5　Turbo乘積碼[16]　76
4.5.1　對數(shù)似然比代數(shù)　76
4.5.2　Turbo乘積碼的譯碼原理　79
4.6　小結　83
參考文獻　83
第5章　編織碼　85
5.1　編織碼的提出及研究現(xiàn)狀　85
5.1.1　編織碼的提出　85
5.1.2　國內外研究現(xiàn)狀　86
5.2　編織碼編碼基本原理和簡單分類　86
5.2.1　編碼原理　86
5.2.2　編織碼的分類　89
5.3　編織碼的譯碼　90
5.3.1　后驗概率模塊(APP)　91
5.3.2　BCJR算法[27]　92
5.3.3　WCC迭代譯碼的實現(xiàn)　93
5.4　編織卷積碼的活性距離特性　94
5.4.1　卷積碼的距離特性　94
5.4.2　卷積碼的活性距離　96
5.4.3　編織卷積碼的活性距離　98
5.4.4　卷積碼活性距離的應用　101
5.5　交織器的設計　106
5.5.1　列式交織　107
5.5.2　行式交織　107
5.5.3　一種隨機交織器的設計　109
5.6　基于刪余技術的編織碼　111
5.6.1　刪余卷積碼的基本概念　111
5.6.2　刪余WCC的編碼器基本結構　112
5.6.3　刪余WCC的設計[44]　113
5.6.4　刪余WCC的譯碼　114
5.6.5　刪余編織卷積碼的性能　115
5.7　編織碼的因子圖與和積算法分析　118
5.7.1　特殊卷積碼　118
5.7.2　簡單WBC因子圖與和積算法分析　120
5.8　小結　121
參考文獻　122
第6章　LDPC碼　125
6.1　LDPC碼的基本原理　125
6.1.1　校驗矩陣H　125
6.1.2　二部圖　126
6.1.3　校驗矩陣H的設計　128
6.1.4　編碼　129
6.2　譯碼方法　130
6.2.1　古典方法　130
6.2.2　信度傳播(Belief　Propagation)算法　131
6.2.3　不規(guī)則LDPC碼的譯碼　138
6.2.4　仿真結果與性能分析[10]、[11]　139
6.3　多進制LDPC碼　140
6.3.1　多進制LDPC碼的編碼代數(shù)基礎　141
6.3.2　多進制LDPC碼的編碼原理　142
6.3.3　多進制LDPC碼的譯碼原理　144
6.4　小結　146
參考文獻　146
第7章　優(yōu)化方法　148
7.1　密度進化方法　148
7.1.1　LDPC碼的性能與門限值關系　148
7.1.2　密度進化的原理和算法　150
7.1.3　度分布對的設計和優(yōu)化　152
7.1.4　密度進化的算法實現(xiàn)　153
7.1.5　非相關瑞利信道下的密度進化　155
7.2　基于EXIT圖的優(yōu)化方法　160
7.2.1　EXIT圖的引入　160
7.2.2　并行級聯(lián)迭代譯碼結構的EXIT圖分析　160
7.2.3　串行級聯(lián)迭代譯碼結構的EXIT圖分析　168
7.3　典型集合界　173
7.3.1　聯(lián)合界(The Union Bound)　173
7.3.2　典型集合譯碼　174
7.3.3　典型集合界　175
7.3.4　基于典型集合界的LDPC碼的性能分析　176
7.4　小結　177
參考文獻　178
第8章　高效信道編碼在通信系統(tǒng)中的應用　180
8.1　第三代移動通信的特點和基本特征　180
8.1.1　WCDMA傳輸信道和物理信道　181
8.1.2　WCDMA系統(tǒng)中的信道編碼　181
8.2　LDPC碼在3G中的應用　183
8.2.1　LDPC碼嵌入WCDMA仿真系統(tǒng)方案　183
8.2.2　LDPC碼嵌入WCDMA系統(tǒng)方案分析　188
8.2.3　性能比較與分析[5][6]　188
8.3　Woven碼在3G中的應用　191
8.3.1　WCC嵌入WCDMA系統(tǒng)方案分析　191
8.3.2　仿真參數(shù)及結果分析　193
8.4　高效糾錯碼在FM-DCSK系統(tǒng)中的應用　195
8.4.1　FM-DCSK原理　195
8.4.2　FM-DCSK與WCC碼結合的性能分析[11]　198
8.5　小結　199
參考文獻　200