LDPC碼基礎(chǔ)與應(yīng)用

前言

　　我們生活在偉大的信息革命時(shí)代。人類社會(huì)無論日常工作生活還是政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、科技活動(dòng)都離不開信息的可靠傳輸?，F(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)幾乎都采用了信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)，可以提供一定的編碼增益。本書所介紹的LDPC碼是一種性能非常接近香農(nóng)（Shannon）極限的“好”碼，能提供約8dB或更高的編碼增益，可用來大大降低無線設(shè)備的發(fā)送功率并減小天線尺寸，因此研究LI）PC碼具有巨大的實(shí)際意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。　　LDPC（Low Density Pailty Check）碼是一種基于稀疏奇偶校驗(yàn)矩陣的分組碼，是哥拉格（Gallager）于1962年發(fā)現(xiàn)的。然而，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)處理能力的限制和相關(guān)理論的薄弱，因此并未受到人們的足夠重視。1993年通信領(lǐng)域發(fā)生一個(gè)重要事情。C.Berrou等三人向世界介紹了他們的糾錯(cuò)碼——Turbo碼。糾錯(cuò)碼理論經(jīng)過近50年緩慢的發(fā)展，突然取得了巨大進(jìn)步。Turbo碼新技術(shù)的復(fù)雜度比現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的編碼方案（如卷積碼）僅僅大一個(gè)小的因數(shù)，卻可使得糾錯(cuò)性能接近加性高斯白噪聲信道下香農(nóng)（Shannon）極限，差別小于0.5dB。1960年Gallager完成他的博士論文《低密度監(jiān)督校驗(yàn)碼》。在這篇論文中，Gallager至少引進(jìn)了兩個(gè)深遠(yuǎn)的概念：評(píng)估編碼系統(tǒng)最大似然性能的強(qiáng)有力的界限技術(shù)和低密度監(jiān)督校驗(yàn)碼（LDPC）及其相關(guān)的迭代譯碼算法。

內(nèi)容概要

　　LDPC碼是當(dāng)前數(shù)字通信領(lǐng)域最熱門的研究課題之一。本書從理論到實(shí)踐由淺入深地介紹了LDPC碼的編譯原理及其在不同信道下的應(yīng)用?！　”緯譃?章，內(nèi)容包括，分組碼和卷積碼基礎(chǔ)及先進(jìn)技術(shù)、BP算法、因式圖和迭代譯碼、密度進(jìn)化、LDPC卷積碼和廣義LDPC碼以及軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)方法；并以大量篇幅介紹了LDPC碼在無線局域網(wǎng)、深空宇航、磁性記錄介質(zhì)、光纖衰落信道等領(lǐng)域的應(yīng)用。　　本書可供通信、電子類研究單位的工程技術(shù)人員使用，也可作為通信電子類高校師生的參考讀物。

作者簡(jiǎn)介

賀鶴云，中國電子科技集團(tuán)第54研究所研究員，1962年畢業(yè)于西安交通大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)（五年制）。主要工作經(jīng)歷：1966—1967年，參加我國第一顆衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)（中科院數(shù)學(xué)所天體力學(xué)室協(xié)作）；1969—970年，參加序列譯碼器（Fano算法）的研制（中科院計(jì)算所協(xié)作）；1975—1978年，擔(dān)任我國09衛(wèi)星通信系統(tǒng)艇站、岸站副總設(shè)計(jì)師，該系統(tǒng)成功用于我國相關(guān)項(xiàng)目的通信保障，獲部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)；1987—1989年，擔(dān)任軍用衛(wèi)星通信可搬移站總設(shè)計(jì)師，參加國慶40周年全軍新武器裝備陳列，獲部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)；1992—1995年，擔(dān)任遠(yuǎn)望三號(hào)航天測(cè)量船衛(wèi)星通信系統(tǒng)和遠(yuǎn)一、遠(yuǎn)二西安站改造總設(shè)計(jì)師，在我國載人航天發(fā)射過程中，該系統(tǒng)圓滿完成在岸站與遠(yuǎn)航數(shù)千公里以外的船站之間測(cè)控?cái)?shù)據(jù)、勤務(wù)調(diào)度圖像的超遠(yuǎn)距離傳輸任務(wù)，獲原信息產(chǎn)業(yè)部科技進(jìn)步獎(jiǎng)。發(fā)表有關(guān)逆調(diào)制環(huán)相位隔離性、小衛(wèi)星、在軌測(cè)試、微型機(jī)應(yīng)用和衛(wèi)星通信等方面的論文30余篇。

書籍目錄

第1章　通信和信息論初步　　1.1　數(shù)字通信系統(tǒng)　　　1.1.1　通信和通信系統(tǒng)　　　1.1.2　信道編碼　　1.2　消息、信號(hào)與信息　　　1.2.1　消息、信號(hào)與信息的定義　　　1.2.2　信息的度量　　1.3　有擾離散信道的容量　　　1.3.1　有擾離散信道的描述　　　1.3.2　有擾離散信道的信息傳輸速率和信道容量　　　1.3.3　譯碼準(zhǔn)則　　1.4　香農(nóng)第二編碼定理　　　1.4.1　減小平均錯(cuò)誤譯碼概率最小值PEmin的方法　　　1.4.2　香農(nóng)第二定理（信道編碼定理）　　　1.4.3　信道編碼定理的應(yīng)用　　1.5　連續(xù)信道的香農(nóng)容量公式　　　1.5.1　連續(xù)消息的信息度量　　　1.5.2　連續(xù)信道的香農(nóng)容量公式　　　1.5.3　香農(nóng)容量公式的指導(dǎo)意義　　參考文獻(xiàn)　第2章　分組碼和卷積碼基礎(chǔ)　　2.1　分組糾錯(cuò)編碼的基本概念　　　2.1.1　概述　　　2.1.2　常用的差錯(cuò)控制方式　　　2.1.3　差錯(cuò)控制碼的分類　　　2.1.4　碼重、碼距及檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力　　　2.1.5　最小漢明距離譯碼　　2.2　線性分組碼　　　2.2.1　線性分組碼的生成矩陣和校驗(yàn)矩陣　　　2.2.2　線性分組碼的譯碼　　　2.2.3　漢明碼　　2.3　循環(huán)碼　　　2.3.1　循環(huán)碼的定義和性質(zhì)　　　2.3.2　系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼　　2.3.3　系統(tǒng)循環(huán)碼編碼的電路實(shí)現(xiàn)　　　2.3.4　循環(huán)碼的譯碼及電路實(shí)現(xiàn)　　　2.3.5　循環(huán)冗余校驗(yàn)碼　　2.4　有限域　　　2.4.1　剩余類　　　2.4.2　有限域的定義　　　2.4.3　擴(kuò)展域GF（2m）中非零元素的多項(xiàng)式表示和加法　　　2.4.4　有限域的本原多項(xiàng)式　　2.4.5　擴(kuò)展域GF（23）　　　2.4.6　本原多項(xiàng)式的簡(jiǎn)單判定　　2.5　BCH碼　　　2.5.1　本原BCH碼　　　2.5.2　非本原BCH碼　　　2.5.3　BCH碼的譯碼　　2.6　RS碼（Reed-Solomon碼）　　2.7　卷積碼　　　2.7.1　卷積碼的編碼構(gòu)成和描述　　　2.7.2　卷積碼的譯碼　　2.8　若干先進(jìn)編碼技術(shù)　　　2.8.1　軟判決和軟輸出　　　2.8.2　串行級(jí)聯(lián)碼　　　2.8.3　突發(fā)錯(cuò)誤和交織技術(shù)　　　2.8.4　迭代譯碼技術(shù)　　2.9　Turbo碼　　　2.9.1　Turbo碼基本概念　　　2.9.2　Turbo碼的迭代譯碼　　　2.9.3　Turbo碼性能　　參考文獻(xiàn)　第3章　LDPC碼概論第4章　LDPC規(guī)則碼第5章　LDPC不規(guī)則碼第6章　有限域（2q）上的QC-LDPC碼第7章　LDPC卷積碼和廣義LDPC碼　第8章　LDPC碼的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

　　第1章 通信和信息論初步　　1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)　　1.1.1 通信和通信系統(tǒng)　　可以說，自從有了人類，就有了伴隨著人類的通信。打手勢(shì)、寫書信、電話、電報(bào)和電視等都是傳遞消息的方式，都是通信。通信的目的是傳遞消息，也就是傳輸信息。近代的通信主要指“電通信”或“光通信”，即通信是借助電或光信號(hào)及有關(guān)設(shè)備來完成的?！　∽詈?jiǎn)單的通信系統(tǒng)由信源、信道和信宿組成。一般來說，信源是提供消息的人、設(shè)備或事物。信宿是接收消息的人、設(shè)備或事物。信道是傳遞消息的通道，是從信源到信宿間傳遞物理信號(hào)的傳輸介質(zhì)和設(shè)施。有關(guān)設(shè)施：如天線、調(diào)制器、解調(diào)器、功率和低噪聲放大器和上下變頻器等。所以這里信道的概念是廣義的。為了研究方便，常把信道分成調(diào)制信道和編碼信道兩種，如圖1.1所示。它是典型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)單向通信系統(tǒng)方框圖。在此基礎(chǔ)上容易構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向通信系統(tǒng)、點(diǎn)到多點(diǎn)的單向廣播系統(tǒng)和多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的單向通信系統(tǒng)(MIMO)等。

編輯推薦

　　性能接近香農(nóng)極限的“好”碼是存在的，一本入門不難、深入淺出的書，國內(nèi)系統(tǒng)介紹LDPC碼的圖書太少，太少。

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