第 1章背景介紹 1

1.1前幾代移動通信的演進 3

1.2第五代移動通信繫統（5G-NR）的繫統要求 5

1.2.1主要場景 5

1.2.2關鍵性能指標和評估方法 7

1.2.3調制編碼的性能仿真參數 9

1.3信道編碼的主要方案 9

1.3.1低密度校驗碼（LDPC） 9

1.3.2極化碼（Polar Code） 10

1.3.3卷積碼（Convolutional Code） 10

1.3.4Turbo碼 11

1.3.5外層編碼（Outer Code） 11

1.3.6其他高級編碼方案 12

1.4本書的目的和篇章結構 13

參考文獻 14

第 2章低密度校驗碼（LDPC） 17

2.1LDPC的產生和發展 18

2.2LDPC碼的基本原理 20

2.2.1Gallager碼 20

2.2.2規則LDPC和非規則LDPC 22

2.2.3置信度傳播的基本原理及其應用 23

2.2.4實用的解碼方法 27

2.2.5性能的理論分析 29

2.3準循環LDPC碼（QC-LDPC） 32

2.3.1擴展矩陣 33

2.3.2基礎矩陣的基本結構 38

2.3.3編碼算法 39

2.3.4準循環LDPC碼的多碼長設計 42

2.3.5基於QC-LDPC碼的多碼率設計 45

2.3.6基於QC-LDPC碼的精細碼率調整 46

2.3.7一般LDPC碼的短圈特性 46

2.3.8QC-LDPC碼的短圈特性 48

2.4QC-LDPC碼的譯碼結構 50

2.4.1全並行譯碼（Full-parallel） 52

2.4.2行並行譯碼（Row-parallel） 54

2.4.3塊並行譯碼（Block-parallel） 57

2.5LDPC在5G-NR中的標準進展 59

2.5.1提升值設計 59

2.5.2緊湊型基本圖設計 62

2.5.3基本圖 63

2.5.4速率匹配 69

2.5.5交織 71

2.5.6分段 73

2.5.7信道質量指示（CQI）表格和編碼調制方案（MCS）表格 75

2.5.8傳輸塊大小（TBS，Transport Block Size）的確定 78

2.6復雜度、吞吐量和解碼時延 83

2.6.1復雜度 83

2.6.2吞吐量 84

2.6.3解碼時延 84

2.7鏈路性能 85

2.7.1短碼 85

2.7.2中長碼 86

2.7.3長碼 86

2.8LDPC碼在3GPP中的應用 87

2.9未來發展 94

2.10小結 94

參考文獻 95

第3章極化碼 99

3.1Polar碼的起源 101

3.2Polar碼在國內外的研究狀況 102

3.3Polar碼的基本原理 106

3.3.1信道 106

3.3.2信道合並 107

3.3.3信道分離 109

3.3.4信道極化 110

3.4極化碼基本的編碼和解碼方法 112

3.4.1編碼簡介 112

3.4.2解碼簡介 113

3.5Polar碼構造 116

3.5.1錯誤檢測 117

3.5.2編碼矩陣生成 123

3.6Polar碼序列 127

3.6.1基本概念 127

3.6.2若干序列介紹 129

3.6.3序列的特性 136

3.6.4序列的選擇準則 137

3.6.5序列的融合、3GPP終選擇的序列及未來發展 138

3.6.6速率匹配對序列的預凍結 139

3.7Polar碼的速率匹配 140

3.8交織 141

3.8.1等腰直角三角形交織 141

3.8.2雙矩形交織 143

3.8.3速率匹配過程中的交織 143

3.9Polar碼的重傳 145

3.10分段 147

3.11繫統Polar碼 148

3.122D Polar碼 151

3.13Polar碼解碼算法 153

3.13.1SC算法 153

3.13.2SC-L算法 154

3.13.3基於統計排序的譯碼算法 156

3.13.4置信度傳播（BP）算法 158

3.13.5Polar碼並行解碼 159

3.14復雜度、吞吐量與解碼時延 161

3.14.1計算復雜度 161

3.14.2（存儲）空間復雜度 162

3.14.3吞吐量 163

3.14.4解碼時延 163

3.15Polar碼的性能 164

3.15.1小漢明距離 164

3.15.2誤塊率 164

3.15.3虛警率 166

3.15.4與其他碼的性能比較 167

3.163GPP協議中的Polar碼 171

3.17Polar碼的優點、缺點及未來發展 174

參考文獻 175

第4章卷積碼 185

4.1卷積碼的原理 186

4.1.1卷積碼原理和解碼算法 186

4.1.2基本性能 190

4.1.3解碼復雜度和吞吐量分析 193

4.1.4咬尾卷積碼（TBCC） 194

4.2卷積碼在蜂窩標準中的應用 198

4.2.13G UMTS（WCDMA）中的卷積碼 198

4.2.2LTE中的卷積碼 199

4.3卷積碼的增強 200

4.3.1支持多種版本冗餘 200

4.3.2支持更低碼率 201

4.3.3性能更優的生成多項式 202

4.3.4CRC輔助的列表解碼 204

參考文獻 206

第5章Turbo碼 209

5.1Turbo碼原理 210

5.1.1Turbo碼之前的級聯碼 211

5.1.2並行級聯卷積碼 212

5.1.3解碼算法 213

5.1.4基本性能 219

5.2LTE的Turbo碼 221

5.2.1LTE的Turbo碼的結構 221

5.2.2LTE Turbo碼的QPP交織器 222

5.2.3鏈路性能 226

5.2.4解碼復雜度分析 227

5.3Turbo碼2.0 229

5.3.1更長的碼長 229

5.3.2更低的碼率 229

5.3.3咬尾Turbo碼 231

5.3.4新的打孔方式 233

5.3.5新的交織器 233

參考文獻 234

第6章外碼 237

6.1信道特性與外碼 238

6.2顯式外碼 239

6.2.1常用外碼 239

6.2.2包編碼（Packet Coding） 241

6.3隱式外碼 256

6.4小結 256

參考文獻 256

第7章其他高級編碼方案 259

7.域LDPC碼 260

7.1.1概念 260

7.1.LDPC碼比特交織編碼調制（BICM）方案 261

7.1.碼調制映射方案 262

7.域RA碼 266

7.2.1交織器 268

7.2.2加權器 270

7.2.3組合器與累加器 271

7.2.4譯碼 271

7.3格碼 271

7.4基於無速率碼的自適應編碼 279

7.5階梯碼 281

7.5.1編碼 282

7.5.2解碼 283

7.5.3性能 283

7.5.4未來演進方向 284

參考文獻 285

縮略語 287