LDPC码基础与应用PDF电子书下载

第1章 通信和信息论初步 2

1.1 数字通信系统 2

1.1.1 通信和通信系统 2

1.1.2 信道编码 3

1.2 消息、信号与信息 3

1.2.1 消息、信号与信息的定义 3

1.2.2 信息的度量 4

1.3 有扰离散信道的容量 6

1.3.1 有扰离散信道的描述 6

1.3.2 有扰离散信道的信息传输速率和信道容量 6

1.3.3 译码准则 8

1.4 香农第二编码定理 9

1.4.1 减小平均错误译码概率最小值P Emin的方法 9

1.4.2 香农第二定理（信道编码定理） 10

1.4.3 信道编码定理的应用 12

1.5 连续信道的香农容量公式 13

1.5.1 连续消息的信息度量 14

1.5.2 连续信道的香农容量公式 16

1.5.3 香农容量公式的指导意义 21

参考文献 24

第2章 分组码和卷积码基础 27

2.1 分组纠错编码的基本概念 27

2.1.1 概述 27

2.1.2 常用的差错控制方式 27

2.1.3 差错控制码的分类 30

2.1.4 码重、码距及检错、纠错能力 30

2.1.5 最小汉明距离译码 31

2.2 线性分组码 33

2.2.1 线性分组码的生成矩阵和校验矩阵 33

2.2.2 线性分组码的译码 36

2.2.3 汉明码 39

2.3 循环码 40

2.3.1 循环码的定义和性质 40

2.3.2 系统循环码的编码 45

2.3.3 系统循环码编码的电路实现 48

2.3.4 循环码的译码及电路实现 49

2.3.5 循环冗余校验码 52

2.4 有限域 53

2.4.1 剩余类 53

2.4.2 有限域的定义 54

2.4.3 扩展域GF（2m）中非零元素的多项式表示和加法 56

2.4.4 有限域的本原多项式 56

2.4.5 扩展域GF（23） 57

2.4.6 本原多项式的简单判定 59

2.5 BCH码 60

2.5.1 本原BCH码 60

2.5.2 非本原BCH码 64

2.5.3 BCH码的译码 66

2.6 RS码（Reed-Solomon码） 67

2.7 卷积码 71

2.7.1 卷积码的编码构成和描述 71

2.7.2 卷积码的译码 77

2.8 若干先进编码技术 81

2.8.1 软判决和软输出 81

2.8.2 串行级联码 87

2.8.3 突发错误和交织技术 89

2.8.4 迭代译码技术 91

2.9 Turbo码 92

2.9.1 Turbo码基本概念 92

2.9.2 Turbo码的迭代译码 94

2.9.3 Turbo码性能 95

参考文献 97

第3章 LDPC码概论 99

3.1 LDPC码发展简史 99

3.2 LDPC码的分类 100

3.2.1 LDPC规则码和LDPC不规则码 100

3.2.2 高阶域GF（q）上的LDPC规则码 102

3.2.3 LDPC卷积码和广义LDPC码 103

3.3 LDPC码的性能特点 104

3.4 LDPC码应用举例 105

3.5 LDPC码的研究进展 107

参考文献 109

第4章 LDPC规则码 112

4.1 LDPC规则码随机构造法 112

4.1.1 构造规则码校验矩阵的一般要求 112

4.1.2 用对角线法构造规则码校验矩阵 113

4.1.3 构造稀疏校验矩阵的图例 114

4.2 Gallager概率译码和BP迭代译码算法 122

4.2.1 Gallager概率译码算法 123

4.2.2 BP算法 127

4.3 用对数似然比表示的BP算法 130

4.4 最小和译码算法 133

4.4.1 标准的最小和译码算法 133

4.4.2 改进的最小和译码算法 134

4.5 因式图和迭代译码算法 135

4.5.1 边缘函数、因式图以及和__积算法 135

4.5.2 借助因式图构建系统模型 142

4.6 编码算法 （高斯消去法求逆矩阵） 147

4.6.1 全下三角形式的编码算法 147

4.6.2 β-矩阵的编码算法 149

4.7 线性化校验矩阵构造法 151

参考文献 153

第5章 LDPC不规则码 155

5.1 LDPC不规则码的直觉和度分布 155

5.1.1 LDPC不规则码的直觉 155

5.1.2 节点的度分布 156

5.2 密度进化算法和迭代收敛性 157

5.2.1 连续密度进化 158

5.2.2 高斯近似 160

5.3 逼近Shannon容量的不规则LDPC码的设计 162

5.3.1 概述 162

5.3.2 逼近容量的度分布对 163

5.4 最逼近Shannon容量的不规则码 168

5.4.1 离散的密度进化 168

5.4.2 优化 171

参考文献 172

第6章 有限域GF（2q）上的QC-LDPC码 172

6.1 基于有限域乘群构造QC-LDPC码 175

6.1.1 概述 175

6.1.2 LDPC码的要点 176

6.1.3 有限域乘群的位置矢量表示 176

6.1.4 基于有限域乘群的QC-LDPC码的一般构造 177

6.1.5 基于有限域乘群构造QC-LDPC码校验矩阵H（1）的特殊方法 179

6.1.6 基于有限域乘群和RS码构造QC-LDPC码校验矩阵H（2） 185

6.2 基于有限域加群的QC-LDPC码的构造 187

6.3 QC-LDPC码的修饰技术 192

6.3.1 规则QC-LDPC码的修饰 192

6.3.2 不规则QC-LDPC码的修饰 195

6.4 QC-LDPC码用于二进删除／突发信道 204

6.4.1 QC-LDPC码用于二进删除信道 204

6.4.2 QC-LDPC码用于突发删除信道 207

6.4.3 一类渐近最佳纠正删除突发的QC-LDPC码 209

参考文献 213

第7章 LDPC卷积码和广义LDPC码 217

7.1 LDPC卷积码的定义和校验矩阵构造 217

7.1.1 概述 217

7.1.2 一类LDPC卷积码的定义 217

7.2 LDPC卷积码的距离界限 219

7.3 利用LDPCC码的多电平编码调制 221

7.3.1 所用的LDPC卷积码（LDPCC码） 221

7.3.2 迭代译码的多电平编码 222

7.3.3 以单码的多电平映射 223

7.3.4 仿真结果 224

7.4 广义LDPC码定义和校验矩阵的构造 226

7.4.1 概述 226

7.4.2 GLDPC码的构造和译码 227

7.4.3 仿真结果 228

参考文献 233

第8章 LDPC码的应用 236

8.1 编译码软件仿真和硬件描述仿真 236

8.1.1 概述 236

8.1.2 随机数和随机分布的模拟产生 237

8.1.3 编译码仿真举例 239

8.1.4 硬件描述仿真 248

8.2 LDPC译码器的典型硬件实现 252

8.2.1 LDPC译码器典型结构和配置 253

8.2.2 连接网络 254

8.2.3 变量节点处理器和校验节点处理器 256

8.3 LDPC码在无线局域网中的应用 256

8.3.1 概述 256

8.3.2 LDPC码的译码 257

8.3.3 硬件结构 259

8.3.4 结果讨论 262

8.4 开发LDPC码在深空宇航中的应用 264

8.4.1 设计和构造 265

8.4.2 实现 267

8.4.3 性能分析和标准化 270

8.5 比特串行的最小和译码器以及FPGA实现 272

8.5.1 引言 272

8.5.2 简化的校验更新函数 275

8.5.3 节点结构 277

8.5.4 FPGA实现 279

8.6 似循环LDPC码用于磁性记录信道：码设计和VLSI实现 280

8.6.1 FPGA仿真器 281

8.6.2 仿真结果和讨论 282

8.6.3 QC-LDPC译码器（高吞吐率）的设计 286

8.6.4 ASIC实现和小结 288

8.7 LDPC编码调制用于超高速光纤传输 289

8.7.1 引言 290

8.7.2 编码调制的基本原理 290

8.7.3 BI-LDPC-CM与相干检测的组合 294

8.7.4 迭代解映射和译码 296

8.7.5 LDPC码 297

8.7.6 性能分析 300

8.8 Rayleigh衰落信道中规则随机LDPC码的分析 304

8.8.1 引言 304

8.8.2 LDPC编译码 305

8.8.3 信道模型 305

8.8.4 仿真结果和讨论 306

8.9 MIMO多址系统中LDPC编码调制的性能分析 309

8.9.1 引言 309

8.9.2 LDPC编码调制方案 310

8.9.3 数值评估和仿真结果 312

8.10 高速低存储量似循环LDPC码译码器的FPGA实现 317

8.10.1 引言 317

8.10.2 LDPC码的图表示 317

8.10.3 以硬件为目标的码的构造 318

8.10.4 修正的Turbo译码算法 319

8.10.5 FPGA译码器结构 320

8.10.6 仿真结果 322

8.11 DVB-S2中LDPC码编码器的FPGA实现 325

8.11.1 引言 326

8.11.2 DVB-S2中LDPC码的编码规则 326

8.11.3 DVB-S2中LDPC码的编码器结构 327

8.11.4 DVB-S2中LDPC码编码器FPGA实现 327

参考文献 330