国之重器出版工程 5G-NR信道编码 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐俊，袁弋非 著

图书标签:

• 5G-NR
• 信道编码
• 无线通信
• 通信工程
• 信息技术
• 移动通信
• 国之重器
• 出版工程
• 技术标准
• 通信原理

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115479600

版次：01

商品编码：12349982

包装：平装

丛书名： 国之重器出版工程?5G丛书

开本：小16开

出版时间：2018-04-01

页数：291

正文语种：中文

编辑推荐

1.内容系统全面：涵盖5G中几乎所有的主流调制编码技术，对每一项编码技术都做了较为详尽的描述。
2.及时性：5G的标准化刚刚启动，调制编码技术的研究阶段在明年3月结束，与本书的出版日期基本同步。
3.国家产业政策的支持∶新型调制编码被工信部确定为5G物理层的三驾马车之一，体现国内企业在该技术上杰出的世界地位。
4.作者系“千人计划”国家特聘专家，IEEE知名会员，担任汉斯《无线通信》期刊主编，《千人》杂志编委，被评为信息科技行业的领军人物。

内容简介

本书以5G主要应用场景和性能指标为基础，对适合5G的几大编码技术逐一进行系统的描述。本书介绍的编码技术主要包含低密度校验码（LDPC）、极化码（Polar Code）、咬尾卷积码（TBCC）和Turbo码。除此之外，对外层编码和其他的编码都有专门的章节介绍。每一种编码技术的描述包括码的结构、编解码算法、性能仿真和算法复杂度分析。

作者简介

徐俊：南京邮电大学本科和硕士毕业，高级 工程师，2003年至今在中兴通讯主要负责4G和5G的编码和调制的研究和标准推动，是4G WiMAX和5G NR标准中LDPC码的主要贡献者之一。
袁弋非：清华大学本科和硕士毕业，美国卡内基-梅隆大学博士毕业，2000-2008年在朗讯（后合并为阿尔卡特-朗讯）从事3G和4G关键技术研究。2008年至今在中兴通讯担任无线标准技术总监，负责4G和5G的关键技术研究和标准推进。兴趣方向包括：多天线技术、信道编码、资源调度、非正交多址、窄带物联网等。2010年入选***“千人计划”。

目录

第 1章　背景介绍 1
1．1　前几代移动通信的演进 3
1．2　第五代移动通信系统（5G-NR）的系统要求 5
1．2．1　主要场景 5
1．2．2　关键性能指标和评估方法 7
1．2．3　调制编码的性能仿真参数 9
1．3　信道编码的主要方案 9
1．3．1　低密度校验码（LDPC） 9
1．3．2　极化码（Polar Code） 10
1．3．3　卷积码（Convolutional Code） 10
1．3．4　Turbo码 11
1．3．5　外层编码（Outer Code） 11
1．3．6　其他高级编码方案 12
1．4　本书的目的和篇章结构 13
参考文献 14
第 2章　低密度校验码（LDPC） 17
2．1　LDPC的产生和发展 18
2．2　LDPC码的基本原理 20
2．2．1　Gallager码 20
2．2．2　规则LDPC和非规则LDPC 22
2．2．3　置信度传播的基本原理及其应用 23
2．2．4　实用的解码方法 27
2．2．5　性能的理论分析 29
2．3　准循环LDPC码（QC-LDPC） 32
2．3．1　扩展矩阵 33
2．3．2　基础矩阵的基本结构 38
2．3．3　编码算法 39
2．3．4　准循环LDPC码的多码长设计 42
2．3．5　基于QC-LDPC码的多码率设计 45
2．3．6　基于QC-LDPC码的精细码率调整 46
2．3．7　一般LDPC码的短圈特性 46
2．3．8　QC-LDPC码的短圈特性 48
2．4　QC-LDPC码的译码结构 50
2．4．1　全并行译码（Full-parallel） 52
2．4．2　行并行译码（Row-parallel） 54
2．4．3　块并行译码（Block-parallel） 57
2．5　LDPC在5G-NR中的标准进展 59
2．5．1　提升值设计 59
2．5．2　紧凑型基本图设计 62
2．5．3　基本图 63
2．5．4　速率匹配 69
2．5．5　交织 71
2．5．6　分段 73
2．5．7　信道质量指示（CQI）表格和编码调制方案（MCS）表格 75
2．5．8　传输块大小（TBS，Transport Block Size）的确定 78
2．6　复杂度、吞吐量和解码时延 83
2．6．1　复杂度 83
2．6．2　吞吐量 84
2．6．3　解码时延 84
2．7　链路性能 85
2．7．1　短码 85
2．7．2　中长码 86
2．7．3　长码 86
2．8　LDPC码在3GPP中的应用 87
2．9　未来发展 94
2．10　小结 94
参考文献 95
第3章　极化码 99
3．1　Polar码的起源 101
3．2　Polar码在国内外的研究状况 102
3．3　Polar码的基本原理 106
3．3．1　信道 106
3．3．2　信道合并 107
3．3．3　信道分离 109
3．3．4　信道极化 110
3．4　极化码基本的编码和解码方法 112
3．4．1　编码简介 112
3．4．2　解码简介 113
3．5　Polar码构造 116
3．5．1　错误检测 117
3．5．2　编码矩阵生成 123
3．6　Polar码序列 127
3．6．1　基本概念 127
3．6．2　若干序列介绍 129
3．6．3　序列的特性 136
3．6．4　序列的选择准则 137
3．6．5　序列的融合、3GPP最终选择的序列及未来发展 138
3．6．6　速率匹配对序列的预冻结 139
3．7　Polar码的速率匹配 140
3．8　交织 141
3．8．1　等腰直角三角形交织 141
3．8．2　双矩形交织 143
3．8．3　速率匹配过程中的交织 143
3．9　Polar码的重传 145
3．10　分段 147
3．11　系统Polar码 148
3．12　2D Polar码 151
3．13　Polar码解码算法 153
3．13．1　SC算法 153
3．13．2　SC-L算法 154
3．13．3　基于统计排序的译码算法 156
3．13．4　置信度传播（BP）算法 158
3．13．5　Polar码并行解码 159
3．14　复杂度、吞吐量与解码时延 161
3．14．1　计算复杂度 161
3．14．2　（存储）空间复杂度 162
3．14．3　吞吐量 163
3．14．4　解码时延 163
3．15　Polar码的性能 164
3．15．1　最小汉明距离 164
3．15．2　误块率 164
3．15．3　虚警率 166
3．15．4　与其他码的性能比较 167
3．16　3GPP协议中的Polar码 171
3．17　Polar码的优点、缺点及未来发展 174
参考文献 175
第4章　卷积码 185
4．1　卷积码的原理 186
4．1．1　卷积码原理和解码算法 186
4．1．2　基本性能 190
4．1．3　解码复杂度和吞吐量分析 193
4．1．4　咬尾卷积码（TBCC） 194
4．2　卷积码在蜂窝标准中的应用 198
4．2．1　3G UMTS（WCDMA）中的卷积码 198
4．2．2　LTE中的卷积码 199
4．3　卷积码的增强 200
4．3．1　支持多种版本冗余 200
4．3．2　支持更低码率 201
4．3．3　性能更优的生成多项式 202
4．3．4　CRC辅助的列表解码 204
参考文献 206
第5章　Turbo码 209
5．1　Turbo码原理 210
5．1．1　Turbo码之前的级联码 211
5．1．2　并行级联卷积码 212
5．1．3　解码算法 213
5．1．4　基本性能 219
5．2　LTE的Turbo码 221
5．2．1　LTE的Turbo码的结构 221
5．2．2　LTE Turbo码的QPP交织器 222
5．2．3　链路性能 226
5．2．4　解码复杂度分析 227
5．3　Turbo码2．0 229
5．3．1　更长的码长 229
5．3．2　更低的码率 229
5．3．3　咬尾Turbo码 231
5．3．4　新的打孔方式 233
5．3．5　新的交织器 233
参考文献 234
第6章　外码 237
6．1　信道特性与外码 238
6．2　显式外码 239
6．2．1　常用外码 239
6．2．2　包编码（Packet Coding） 241
6．3　隐式外码 256
6．4　小结 256
参考文献 256
第7章　其他高级编码方案 259
7．1　多元域LDPC码 260
7．1．1　概念 260
7．1．2　多元LDPC码比特交织编码调制（BICM）方案 261
7．1．3　多元码调制映射方案 262
7．2　多元域RA码 266
7．2．1　交织器 268
7．2．2　加权器 270
7．2．3　组合器与累加器 271
7．2．4　译码 271
7．3　格码 271
7．4　基于无速率码的自适应编码 279
7．5　阶梯码 281
7．5．1　编码 282
7．5．2　解码 283
7．5．3　性能 283
7．5．4　未来演进方向 284
参考文献 285
缩略语 287

《国之重器出版工程 5G-NR信道编码》是一本深入剖析第五代移动通信（5G）新无线（NR）系统核心技术之一——信道编码的专业著作。本书旨在为读者提供一个全面、系统且深入的理解，揭示5G NR在高速率、低时延、大连接等关键性能指标背后所依赖的先进编码理论与实践。 本书为何重要： 在信息爆炸的时代，无线通信的容量和效率是衡量一个国家通信技术水平的关键标尺。5G NR作为新一代移动通信的核心，其性能的飞跃离不开信道编码技术的革新。信道编码，顾名思义，是在信息传输过程中引入冗余，以对抗信道噪声和干扰，从而提高数据传输的可靠性和有效性的技术。在5G NR这样极端追求性能的系统中，信道编码的优劣直接影响到用户体验、网络容量以及整体通信系统的能效。从高清视频流的流畅播放，到自动驾驶车辆的实时通信，再到工业互联网的精准控制，背后都有着高效信道编码的身影。 本书的出版，填补了国内在5G NR信道编码领域系统性、深度性研究成果的空白，是“国之重器出版工程”系列的重要组成部分。它不仅仅是一本技术手册，更是对中国在5G核心技术研发领域自主创新能力的集中展现，彰显了我国在引领全球下一代通信技术发展方面的决心与实力。 本书内容概述： 《国之重器出版工程 5G-NR信道编码》并非泛泛而谈，而是聚焦于5G NR信道编码的每一个关键环节，进行细致入微的阐述。本书内容结构严谨，逻辑清晰，层层递进，从理论基础到具体实现，力求为读者构建一个完整而深刻的知识体系。 第一部分：信道编码基础与5G NR背景 在深入探讨5G NR的编码方案之前，本书首先回顾了信道编码的基本理论。这部分内容将帮助读者巩固和深化对纠错编码原理的理解，包括： 信息论基础： 简要介绍香农信道编码定理，理解信道容量的极限，以及编码在理论上能达到的最优性能。 经典编码技术： 回顾分组码（如汉明码、BCH码、RS码）和卷积码等经典编码的原理、性能特点及其在通信历史上的贡献。 现代编码技术概述： 引入Turbo码和LDPC码等高性能现代编码技术，介绍它们的设计思想和迭代译码机制，为理解5G NR的编码方案奠定基础。 5G NR系统概述： 简要介绍5G NR的整体架构、关键性能指标（如峰值速率、时延、连接密度）以及其对信道编码提出的更高要求。分析5G NR所面临的复杂信道环境，如高速移动、大规模MIMO、密集部署等，这些都对编码的鲁棒性和效率提出了严峻挑战。 第二部分：5G NR LDPC码详解 LDPC（Low-Density Parity-Check）码，即低密度奇偶校验码，是5G NR数据信道和控制信道的主要编码方案之一。本书将对其进行最详尽的阐述： LDPC码的数学原理： 深入剖析LDPC码的定义，包括其稀疏校验矩阵的设计原则，以及基于图论的译码思想。介绍有限域上的构造方法，如QC-LDPC（Quasi-Cyclic LDPC）的结构和优点。 5G NR LDPC码的码字结构与编码： 详细介绍5G NR标准中LDPC码的码率、码长、校验矩阵的构造方式，以及如何根据不同的业务需求（如URLLC、eMBB）选择和配置LDPC码参数。解释其编码过程，包括如何生成校验比特。 5G NR LDPC码的译码算法： 这是LDPC码的核心和难点。本书将重点介绍并分析各种译码算法，包括： 消息传递算法（Message Passing Algorithm, MPA）： 阐述其基本原理，包括比特节点和校验节点之间的消息传递过程。 和积算法（Sum-Product Algorithm, SPA）： 作为MPA的一种实现，详细介绍其计算过程，以及在实际系统中的应用。 最小和算法（Min-Sum Algorithm, MSA）及其变种： 分析MSA的近似计算方式，及其在硬件实现中的优势，如计算复杂度低、功耗小。介绍MSA的改进算法，如偏移MSA（Offset Min-Sum, OMS）等，以提高译码性能。 硬件实现考量： 结合5G NR的实际需求，讨论LDPC码译码器在硬件实现方面面临的挑战，如并行度设计、存储器带宽、功耗与延迟的权衡。介绍常见的译码器结构，如并行多通道译码器等。 LDPC码的性能分析： 对5G NR LDPC码在不同信道模型下的性能进行仿真分析和理论评估，包括误码率（BER）随信噪比（SNR）的变化曲线，与理论极限的接近程度，以及与其他编码方案的对比。 第三部分：5G NR极性码（Polar Code）详解 极化码（Polar Code）是5G NR信令信道（如RRC信令、MAC控制信息）的首选编码方案，是首个被证明能够达到香农容量的编码。本书将对其进行深入研究： 极化码的理论基础： 解释极化现象的概念，即通过信道极化，可以获得一部分接近于无噪声的“可靠”信道和一部分接近于完全噪声的“不可靠”信道。介绍极化码的构造原理，如何根据信道容量对信息比特进行分配。 5G NR极化码的码字结构与编码： 详细介绍5G NR标准中极化码的码长、码率、信息比特位置的确定方法（如基于SC-FFDC的生成）。阐述其编码过程。 5G NR极化码的译码算法： 极化码的译码主要基于串行削除（Successive Cancellation, SC）及其改进算法。本书将深入讲解： SC译码算法： 详细描述SC译码的递归过程，如何逐比特地进行判决。 SC-List（SCL）译码算法： 介绍SCL译码的原理，即在译码过程中保留多个（L个）候选码字，以提高译码性能，降低误码率。 SC-Flip（SCF）译码算法： 介绍SCF译码，它通过在SCL译码的基础上进行一些翻转操作，进一步提升译码的准确性。 硬件实现考量： 分析极化码译码器在硬件实现上的特点，包括并行度、复杂度以及存储器的需求。讨论不同译码算法在硬件实现中的折衷。 极化码的性能分析： 对5G NR极化码在不同信道条件下的性能进行仿真和理论分析，特别是其在短码长下的优越性，以及与LDPC码在不同应用场景下的性能对比。 第四部分：5G NR多码联合与切换机制 5G NR系统并非只使用单一的编码方案，而是根据不同的业务需求、传输场景和信道条件，灵活地在LDPC码和极化码之间进行选择，甚至进行联合优化。本书将探讨： LDPC码与极化码的适用性分析： 深入分析LDPC码和极化码在不同码长、码率、信道条件下的性能优劣势，解释为何5G NR会采用这两种码作为数据和信令的编码方案。 5G NR的码族选择机制： 介绍5G NR系统中如何根据业务类型（如eMBB, URLLC, mMTC）、传输模式（如TDD/FDD）、信道质量指示（CQI）等信息，动态选择LDPC码或极化码，以及具体的码参数配置。 不同码方案的切换与协同： 探讨在实际网络运行中，如何实现不同码方案之间的平滑切换，以及是否存在协同工作的可能性。 第五部分：未来发展趋势与挑战 本书的最后一部分将展望5G NR信道编码技术的未来发展方向，并分析当前和未来可能面临的挑战： 先进编码理论的演进： 探讨可能超越LDPC和极化码的新型编码技术，如网络编码、 Fountain Codes、低延迟编码等，及其在下一代通信系统中的潜在应用。 AI与编码的融合： 分析机器学习、深度学习等人工智能技术在信道编码设计、译码算法优化、参数自适应选择等方面的应用前景。 面向6G的编码挑战： 展望6G通信系统对信道编码提出的新需求，如太赫兹通信、空天地一体化网络、量子通信等，以及由此带来的编码理论与实现上的新挑战。 标准演进与自主创新： 讨论国际通信标准组织在信道编码方面的最新进展，以及我国在下一代通信技术领域持续保持自主创新优势的重要性。 本书特色： 权威性与前瞻性： 作为“国之重器出版工程”的一部分，本书汇集了国内顶尖的通信领域专家学者，内容经过严格审校，既有扎实的理论基础，又紧跟技术前沿。 系统性与深度性： 并非孤立的技术介绍，而是将LDPC码和极化码置于5G NR的整体框架下进行深入剖析，从原理到实现，从理论到实践，面面俱到。 图文并茂与案例丰富： 配备大量示意图、仿真曲线和实际案例，帮助读者更直观地理解复杂的编码概念和算法。 理论与实践结合： 关注编码算法的理论性能，也深入探讨了在实际硬件系统中实现时的挑战和优化方案。 《国之重器出版工程 5G-NR信道编码》是一本面向通信工程师、科研人员、高校师生以及对5G NR核心技术感兴趣的广大读者的重要参考书。它将帮助读者深刻理解5G NR强大的通信能力背后的“硬核”支撑，为我国在下一代通信技术领域的持续领先提供坚实的理论和技术储备。

评分☆☆☆☆☆

作为一个技术爱好者，我对《国之重器出版工程》系列一直充满期待，特别是当得知其中涵盖了5G-NR信道编码这个尖端领域时，更是难以抑制内心的激动。我一直关注着通信技术的飞速发展，从2G到4G，每一次技术的迭代都极大地改变了我们的生活。而5G，更是承载着万物互联、智能时代的巨大愿景，其背后蕴含的深厚技术支撑，尤其是信道编码，无疑是实现这些愿景的关键。我深知，信道编码技术直接决定了数据传输的可靠性和效率，它需要在有限的带宽和复杂的无线环境下，最大限度地减少误码率，保证信息的准确传递。想象一下，在高速移动的列车上，在人群密集的体育场馆，或者在复杂的工业生产环境中，5G网络都能提供稳定、高速的连接，这背后离不开精妙绝伦的信道编码算法。我迫切地想了解，在5G-NR标准中，究竟采用了哪些前沿的编码方案？它们是如何在性能和复杂度之间取得平衡的？这本书的出版，无疑为我们揭开5G神秘面纱提供了一个绝佳的窗口，让我能够深入理解这项改变世界的关键技术。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在通信领域工作多年的工程师，每天都在与无线通信的各种挑战打交道。深知在实际的网络部署和优化过程中，信道编码的性能直接影响着用户体验和网络整体效率。每一次新技术的出现，都意味着对现有编码理论的挑战和突破。5G-NR作为新一代移动通信的核心，其信道编码的设计更是汇聚了全球顶尖智慧的结晶。我对书中可能涉及到的LDPC（低密度奇偶校验码）和Polar码（极化码）等先进编码方案的理论基础、编码/解码算法、以及它们在不同场景下的性能表现充满了好奇。我希望这本书能够详细阐述这些编码方案的数学原理，并提供一些实际应用的案例分析，例如在高清视频传输、低时延通信（URLLC）和海量物联网接入（mMTC）等场景下，这些编码技术是如何发挥作用的。我相信，通过阅读这本书，我不仅能巩固和深化对信道编码的理解，更能从中汲取新的灵感，为我日后的工作带来更多创新思路，提升解决实际工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名通信领域的普通爱好者，我对5G的速度和普及感到惊叹，但我对它背后的具体技术细节，尤其是信道编码，一直感到有些神秘。我了解到，信道编码就像是为信息穿上了一层“保护衣”，让它在传输过程中不易出错。但具体是什么样的“保护衣”？在5G-NR这样高速、复杂的网络中，需要什么样的“保护衣”才能应对各种挑战？我希望能通过这本书，以一种相对易懂的方式，了解5G-NR信道编码的基本原理。比如，它和我们之前熟悉的4G有哪些不同？它又是如何做到在更快的速度下，保证信号质量的？书里会不会有一些生动的比喻或者图示，来帮助我这个非专业人士理解那些复杂的数学公式？我希望这本书能够让我对5G-NR的信道编码有一个清晰的认识，不再仅仅停留在“快”和“好”的表面感受，而是能初步理解其技术内涵。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我都对国家在基础科学和关键技术领域取得的成就感到自豪。《国之重器出版工程》这个系列本身就代表了国家在重要技术领域深耕的决心和成果，而《5G-NR信道编码》这本分册，更是聚焦于当今最具战略意义的通信技术之一。从信息安全到国家竞争力，5G技术的重要性不言而喻，而信道编码作为其核心组成部分，其自主可控和技术领先性更是至关重要。我期望这本书能够不仅提供纯粹的技术理论，更能展现出我国在5G-NR信道编码领域的研究深度和工程实践能力。书中是否会包含一些中国科学家和工程师的原创性贡献？是否会讨论我国在这一领域的标准制定和技术突破？我希望能从这本书中，感受到国家在通信技术自主创新方面的强大实力，并理解这些技术成果如何支撑国家的战略发展目标，为我国在全球科技竞争中赢得优势。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对前沿科技充满热情的学生，我一直在努力跟上技术发展的步伐。5G技术无疑是当前最热门、最具影响力的技术之一，而信道编码则是5G性能的关键所在，我对此一直抱有浓厚的兴趣。尽管在学校的学习中接触过一些基础的编码理论，但对于5G-NR这样复杂的系统，我深知需要更深入、更专业的知识。我非常渴望了解，在5G-NR标准中，是如何设计和优化这些信道编码的？例如，它们在处理高速数据流、保证超低时延、以及支持大规模连接等方面，是如何实现如此卓越的表现的？书中是否会介绍一些具体的编码流程、参数设置，以及与硬件实现相关的考量？我希望能通过这本书，系统地学习5G-NR信道编码的知识体系，理解其背后的逻辑和设计哲学，从而为我将来投身通信行业打下坚实的基础。对我而言，这本书不仅是一本技术书籍，更是一扇通往未来通信世界的大门。