LDPC码理论与应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2　信道模型和信道容量 2

1.3　Shannon信道编码定理 5

1.4　编码原则和译码规则 6

1.5　衡量信道编码性能的测度 8

1.6　接近Shannon极限的实用信道编码 9

本章参考文献 11

第2章　线性分组码 20

2.1　校验矩阵和生成矩阵 20

2.1.1　校验矩阵 20

2.1.2　生成矩阵 21

2.1.3 系统编码 22

2.2　重量和距离 22

2.3　线性分组码的译码 24

2.4　分组码的最小距离界 25

2.4.1　Hamming（汉明）球包（SperePacking）界 25

2.4.2　Singleton界 26

2.4.3　Plotkin界 26

2.4.4　Gilbert界 27

2.4.5　Varshamov界 27

2.4.6　Varshamov-Gilbert界和Hamming界的渐进形式 28

本章参考文献 29

第3章　LDPC码概述 30

3.1　LDPC码的表示 30

3.1.1　LDPC码的矩阵表示和编码 30

3.1.2　Tanner图表示 31

3.1.3　度数分布 31

3.2　规则LDPC码和非规则LDPC码 32

3.3 二进制LDPC码的编译码 37

3.3.1　基于高斯消去的编码 37

3.3.2　基于近似下三角矩阵的编码 37

3.3.3　循环码和准循环码的编码 38

3.3.4　概率域译码 40

3.3.5　对数域译码 41

3.4　多进制LDPC码 42

3.5　LDPC码的主要研究方向 44

本章参考文献 46

第4章　LDPC码校验矩阵构造 48

4.1　Tanner图的循环、girth和性能的关系 48

4.2　校验矩阵的随机构造 50

4.2.1　Gallager构造法 50

4.2.2　Mackay构造法 51

4.2.3　Davey构造法 52

4.2.4　比特填充及扩展的比特填充方法 52

4.2.5　girth分布构造法 58

4.2.6　PEG方法 59

4.3　校验矩阵的结构化构造 61

4.3.1　有限几何构造法 61

4.3.2　组合设计法 61

4.4　速率兼容LDPC码的构造 63

4.4.1 随机删除和最佳删除 63

4.4.2　新的删除方法 64

4.5 实用化的检验矩阵构造方案——Block-LDPC 66

本章参考文献 68

第5章　LDPC码的译码算法 72

5.1 因子图 72

5.2　基于置信传播的算法 73

5.2.1 广义和乘积算法 73

5.2.2　概率BP算法 75

5.2.3 LLR BP算法 77

5.2.4　AWGN信道下的初始化 79

5.2.5　迭代APP算法 80

5.2.6　UMP BP-Based算法（最小和或最大积） 80

5.2.7　APP-Based算法 81

5.2.8　各种简化算法与标准BP算法的比较（复杂度和性能） 82

5.2.9　UMP-BP与BP算法校验节点处理的比较 83

5.2.10　Normalized BP-Based算法和Offset BP-Based算法 84

5.2.11 Normalized BP算法和Offset BP算法 87

5.2.12　一种新的改进BP算法 89

5.3　加权比特翻转（WBF）算法 92

5.3.1　KLF加权比特翻转算法及其改进算法 93

5.3.2　LP加权比特翻转算法及其改进算法 94

5.3.3　IMWBF算法 96

5.3.4　可靠性比加权比特翻转（RRWBF）算法 98

5.4　性能复杂度更优折中的译码算法 99

5.5　OSD译码算法 102

本章参考文献 105

第6章　LDPC码的密度进化 107

6.1　连续密度进化 107

6.1.1　独立性假设和对称条件 107

6.1.2　密度进化思想与数学迭代过程 108

6.1.3 非规则码的连续密度进化 112

6.1.4　BP-Based算法的密度进化 113

6.1.5　改进BP-Based算法的密度进化 114

6.1.6　新的改进BP译码算法的密度进化 114

6.2　离散密度进化 115

6.2.1　基于BP译码的离散密度进化 115

6.2.2　基于BP-Based译码的离散密度进化 118

6.3　高斯近似 119

6.3.1　规则码的高斯近似 119

6.3.2　非规则码的高斯近似 121

6.4　LDPC码容量与码参数的优化 122

6.4.1　码容量的计算 122

6.4.2　非规则码参数的优化 124

本章参考文献 127

第7章　LDPC码的EXIT图分析 129

7.1　信息论基础 129

7.2　迭代译码的建模 130

7.3 EXIT函数的计算 131

7.3.1　基本计算原理 131

7.3.2 BEC信道中重复码EXIT的计算 132

7.3.3 BSC信道中重复码EXIT的计算 133

7.3.4　AWGN信道中重复码EXIT的计算 133

7.4 BEC信道中LDPC码的EXIT曲线 134

7.5　AWGN信道中LDPC码的EXIT曲线 135

7.5.1　VND的EXIT曲线 135

7.5.2 CND的EXIT曲线 136

7.5.3 非规则LDPC码的EXIT曲线 137

7.5.4　设计举例 138

7.6　MIMO信道中LDPC码的EXIT曲线 143

7.6.1 MIMO信道模型 143

7.6.2　MIMO检测器的EXIT图 144

7.6.3 MIMO检测器与VND结合起来的EXIT曲线 145

7.6.4　EXIT指导码的设计 146

本章参考文献 147

第8章　LDPC码的编码调制系统 149

8.1 基于LDPC码的多级编码（MLC）系统 149

8.1.1 高效调制中多级编码的基本原理 150

8.1.2　新的基于LDPC分量码的多级编码系统 153

8.1.3　仿真和分析 154

8.1.4　结论 155

8.2　LDPC编码的BICM系统的对数似然比译码研究 155

8.2.1 系统模型 156

8.2.2 LDPC编码的BICM系统的BP译码研究 156

8.2.3　仿真和分析 158

8.3 LDPC编码的BICM图像传输系统 161

8.3.1　二进制调制的图像系统 161

8.3.2　M进制调制下的BICM系统 163

8.4　基于802.11a标准的LDPC编码的0FDM系统 165

8.4.1　OFDM基带传输原理 165

8.4.2　IEEE 802.11a标准的有关参数 166

8.4.3 LDPC码的译码初始化算法 167

8.4.4　仿真和分析 168

8.5　LDPC编码调制系统在非线性信道下的性能研究 171

8.5.1 系统模型 172

8.5.2 高功率放大器（HPA） 173

本章参考文献 175

第9章 基于LDPC码的链路自适应技术 177

9.1　链路自适应技术的发展历史及现状 177

9.1.1 自适应编码调制技术 178

9.1.2 HARQ技术 178

9.2　基于LDPC码的自适应编码调制技术研究 179

9.2.1 自适应编码调制概念与原理 179

9.2.2　基于LDPC码的自适应编码调制 183

9.2.3 自适应LDPC编码调制在图像传输中的应用 186

9.3 基于RC-LDPC码的AMC-HARQ系统 189

9.4 多天线系统中基于RC-LDPC码的AMC-HARQ 192

9.4.1 MIMO信道的等价SISO模型 193

9.4.2　系统性能分析 194

9.5 基于LDPC码的自适应STBC 197

9.5.1　Alamouti空时编码 197

9.5.2 自适应发射分集技术 200

9.5.3　基于LDPC码的自适应STBC 202

本章参考文献 205

第10章　LDPC码在物理层、应用层联合优化系统中的应用 209

10.1　通信系统跨层优化的基本原理 209

10.2　基于非规则LDPC码的信息不等错误保护方案 213

10.2.1　度分布设计和分析理论 213

10.2.2　非规则LDPC码的不等保护原理 215

10.2.3 非规则LDPC码的不等保护方案实现 216

10.2.4　结论 221

10.3　新的具有不等错误保护的LDPC编码调制方案 222

10.3.1　新的映射方案 222

10.3.2　仿真结果与分析 223

10.3.3　结论 226

本章参考文献 226

第11章　LDPC码在图像数字水印系统中的应用 230

11.1　数字水印概述 230

11.1.1　数字水印的分类 230

11.1.2　数字水印的基本要求 231

11.2　图像数字水印技术 231

11.2.1 图像数字水印系统模型 231

11.2.2 图像数字水印检测 232

11.2.3　DCT域视觉模型 233

11.3　基于LDPC码的顽健性图像水印算法 234

11.3.1 水印编码 234

11.3.2　水印嵌入 234

11.3.3 水印提取 235

11.4　基于LDPC码的水印方案的性能研究 236

11.4.1 水印为二值图像时的性能 236

11.4.2　水印为随机序列时的性能 238

本章参考文献 240