5G-NR信道編碼/5G叢書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐俊袁弋非 編

圖書標籤:

• 5G NR
• 信道編碼
• 無綫通信
• 移動通信
• 5G
• 通信工程
• 信息技術
• 無綫技術
• 編碼技術
• 通信係統

店鋪： 博庫網旗艦店

齣版社： 人民郵電

ISBN：9787115479600

商品編碼：29734832447

開本：16

齣版時間：2018-04-01

基本信息

• 商品名稱：5G-NR信道編碼/5G叢書
• 作者：徐俊//袁弋非
• 定價：98
• 齣版社：人民郵電
• ISBN號：9787115479600

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-04-01
• 印刷時間：2018-04-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：291
• 字數：342韆字

內容提要

徐俊、袁弋非著的《5G-NR信道編碼/5G叢書》以 5G主要應用場景和性能指標為基礎，對適閤5G的幾大 編碼技術逐一進行係統的描述。本書介紹的編碼技術 主要包含低密度校驗碼（LDPC）、極化碼（Polar Code）、咬尾捲積碼（TBCC）和Turbo碼。除此之外 ，對外層編碼和其他的編碼都有專門的章節介紹。每 一種編碼技術的描述包括碼的結構、編解碼算法、性 能仿真和算法復雜度分析。
     本書適閤從事無綫通信的科技人員、大學授課教 師和研究生閱讀，同時也適閤作為工程技術及科研教 學的參考書。
    

作者簡介

袁弋非，清華大學碩士畢業，美國卡內基-梅隆大學博士畢業，2000-2008年在朗訊（後閤並為阿爾卡特-朗訊）從事3G和4G關鍵技術研究。2008年至今在中興通訊擔任無綫標準技術總監，負責4G和5G的關鍵技術研究和標準推進。興趣方嚮包括：多天綫技術、信道編碼、資源調度、非正交多址、窄帶物聯網等。2010年入選中組部“韆人計劃”。

目錄

第1章 背景介紹
1.1 前幾代移動通信的演進
1.2 第五代移動通信係統（5G-NR）的係統要求
1.2.1 主要場景
1.2.2 關鍵性能指標和評估方法
1.2.3 調製編碼的性能仿真參數
1.3 信道編碼的主要方案
1.3.1 低密度校驗碼（LDPC）
1.3.2 極化碼（Polar Code）
1.3.3 捲積碼（Convolutional Code）
1.3.4 Turbo碼
1.3.5 外層編碼（Outer Code）
1.3.6 其他*級編碼方案
1.4 本書的目的和篇章結構
參考文獻
第2章 低密度校驗碼（LDPC）
2.1 LDPC的産生和發展
2.2 LDPC碼的基本原理
2.2.1 Gallager碼
2.2.2 規則LDPC和非規則
2.2.3 置信度傳播的基本原理及其應用
2.2.4 實用的解碼方法
2.2.5 性能的理論分析
2.3 準循環LDPC碼（QC-LDPC）
2.3.1 擴展矩陣
2.3.2 基礎矩陣的基本結構
2.3.3 編碼算法
2.3.4 準循環LDPC碼的多碼長設計
2.3.5 基於QC-LDPC碼的多碼率設計
2.3.6 基於QC-LDPC碼的精細碼率調整
2.3.7 一般LDPC碼的短圈特性
2.3.8 QC-LDPC碼的短圈特性
2.4 QC-LDPC碼的譯碼結構
2.4.1 全並行譯碼（Full-parallel）
2.4.2 行並行譯碼（Row-parallel）
2.4.3 塊並行譯碼（Block-parallel）
2.5 LDPC在5G-NR中的標準進展
2.5.1 提升值設計
2.5.2 緊湊型基本圖設計
2.5.3 基本圖
2.5.4 速率匹配
2.5.5 交織
2.5.6 分段
2.5.7 信道質量指示（CQI）錶格和編碼調製方案（MCS）錶格
2.5.8 傳輸塊大小（TBS，Transport Block Size）的確定
2.6 復雜度、吞吐量和解碼時延
2.6.1 復雜度
2.6.2 吞吐量
2.6.3 解碼時延
2.7 鏈路性能

《5G-NR信道編碼：深度解析與實踐指南》 前言 第五代移動通信技術（5G）的到來，標誌著移動通信領域一次劃時代的飛躍。相較於前幾代技術，5G在速率、時延、連接密度等方麵都實現瞭指數級的提升，為物聯網、自動駕駛、虛擬現實等新興應用場景的普及奠定瞭堅實的基礎。而實現這些突破性性能的關鍵之一，便是5G新空口（NR）在信道編碼方麵所進行的創新與優化。 信道編碼，作為通信係統中最核心、最基礎的組成部分之一，其主要任務是通過在發送端添加冗餘信息，以檢測和糾正在傳輸過程中由於噪聲、乾擾等因素引入的錯誤，從而保證信息傳輸的可靠性。在5G NR的設計中，信道編碼的復雜度和先進性達到瞭前所未有的高度，引入瞭多種新型編碼方案，並對原有方案進行瞭大量的改進，以應對5G所麵臨的嚴峻挑戰。 本書《5G-NR信道編碼：深度解析與實踐指南》旨在為讀者提供一個全麵、深入且實用的5G NR信道編碼技術解析。我們將從信道編碼的基本原理齣發，逐步深入到5G NR特有的編碼方案，包括其背後的數學原理、設計理念、關鍵技術細節以及在實際通信係統中的應用。本書的編寫力求做到嚴謹性與易讀性的結閤，既能滿足研究人員對技術細節的深入探究，也能為工程師和開發者提供切實的工程實踐指導。 第一章：通信係統基礎迴顧與信道編碼的重要性 在正式展開5G NR信道編碼的探討之前，我們有必要對傳統的通信係統模型以及信道編碼在其中的作用進行迴顧。本章將從以下幾個方麵展開： 經典通信係統模型： 梳理發送端、信道、接收端的基本構成，以及信息源、信源編碼、信道編碼、調製、信道、解調、信道譯碼、信源譯碼、信息宿等環節的功能。 噪聲與誤差的來源： 深入分析通信過程中可能遇到的各種噪聲和乾擾，如熱噪聲、阻性噪聲、乾擾噪聲、多徑衰落、多普勒效應等，以及它們對信號傳輸造成的損害。 信道編碼的基本概念： 闡述錯誤檢測與糾正的原理，介紹綫性分組碼、捲積碼等經典編碼方式的基本思想，包括碼率、碼重、漢明距離、最小碼距等關鍵參數的定義及其意義。 信道編碼的性能指標： 探討評估信道編碼性能的常用指標，如糾錯能力、編碼增益、解碼復雜度等，並解釋這些指標如何影響通信係統的整體性能。 為何5G NR需要更先進的信道編碼： 強調5G NR所麵臨的嚴苛性能指標（如極高的峰值速率、極低的時延、大規模連接）對信道編碼提齣瞭更高的要求，傳統的編碼方案已難以滿足需求，因此需要引入更強大的編碼技術。 第二章：5G NR概述與信道編碼框架 本章將介紹5G NR的整體架構，並重點聚焦其信道編碼在整個協議棧中的位置和作用，為後續章節的深入分析打下基礎。 5G NR係統架構概覽： 簡要介紹5G NR的網絡架構，包括核心網（5GC）和無綫接入網（RAN）的組成，以及用戶設備（UE）、基站（gNB）在通信中的角色。 5G NR的物理層設計理念： 闡述5G NR在物理層設計上的一些關鍵特性，如靈活的幀結構、大規模MIMO、波束賦形等，以及這些特性與信道編碼的相互關係。 5G NR的信道類型： 區分5G NR中存在的不同邏輯信道和傳輸信道，例如用於傳輸用戶數據的PDSCH/PUSCH，以及用於控製信息的PDCCH/PUCCH等，理解不同信道對編碼要求差異。 5G NR的信道編碼框架： 詳細介紹5G NR中信道編碼的整體框架，包括物理層傳輸的三個主要信道編碼器：LDPC（Low-Density Parity-Check）碼、Polar碼和Turbo碼（用於eMBB場景）。 不同編碼方案的應用場景： 解釋LDPC碼、Polar碼和Turbo碼在5G NR中分彆適用於哪些傳輸信道以及其選用的原因，例如LDPC碼用於數據信道，Polar碼用於控製信道，Turbo碼用於增強移動寬帶（eMBB）數據信道。 第三章：LDPC碼在5G NR中的應用與原理 LDPC碼是5G NR中應用最廣泛的信道編碼方案之一，特彆是在數據傳輸信道上。本章將深入剖析LDPC碼的設計原理、結構特性以及其在5G NR中的具體實現。 LDPC碼的基本理論： 介紹LDPC碼作為一種現代糾錯碼的起源和發展，強調其稀疏校驗矩陣的特性。 LDPC碼的構造方法： 講解LDPC碼的構造方法，包括隨機構造法和規避構造法，以及這些方法如何影響碼的性能。 LDPC碼的校驗矩陣與圖錶示： 詳細闡述校驗矩陣（H矩陣）與Tanner圖之間的對應關係，理解Tanner圖如何直觀地錶示LDPC碼的編碼和解碼過程。 LDPC碼的譯碼算法： 重點介紹LDPC碼最常用的譯碼算法——消息傳遞算法（Message Passing Algorithm），包括其基本原理、迭代過程以及不同版本的變體（如和積算法Sum-Product Algorithm）。 5G NR中的LDPC碼設計： LDPC碼的參數設置： 詳細介紹5G NR規範中LDPC碼的各種參數，如碼長（碼塊大小）、校驗矩陣的稀疏度、碼率等，並解釋這些參數的選擇如何影響性能和復雜度。 LDPC碼的內部交織： 講解LDPC碼內部交織的作用，以及5G NR中采用的交織方式，以提高編碼的隨機性和糾錯能力。 LDPC碼的碼族（Code Family）設計： 介紹5G NR中LDPC碼的碼族概念，以及不同碼族的設計目標和特性。 LDPC碼在5G NR中的優勢： 分析LDPC碼在高碼率、大規模數據傳輸場景下的優越性能，以及其相對較低的解碼復雜度。 第四章：Polar碼在5G NR中的應用與原理 Polar碼是5G NR引入的一項重要創新，是第一個被證明能夠達到香農極限的編碼方案，尤其適用於控製信道。本章將係統講解Polar碼的理論基礎、構造方法及在5G NR中的應用。 Polar碼的誕生與香農極限： 迴顧Polar碼的發明背景，強調其理論上的重要意義——能夠接近香農極限。 信道極化（Channel Polarization）的概念： 深入解釋信道極化現象，即通過重復和組閤，可以産生一些“完美”信道（能夠完美傳輸信息）和一些“災難”信道（無法傳輸信息）。 Polar碼的構造過程： 基本單元操作（Bit-flipping）： 講解Polar碼的基本編碼操作，如何通過遞歸地將n個獨立信道組閤成2n個信道。 信息位與凍結位（Frozen Bits）： 解釋Polar碼中信息位和凍結位的概念，以及如何根據信道特性選擇凍結位。 SC（Successive Cancellation）譯碼算法： 詳細介紹Polar碼最基礎的譯碼算法——SC算法，包括其串行譯碼的原理。 SSC（Successive Cancellation List）譯碼算法： 介紹SC的改進算法——SSC算法，通過維護一個候選項列錶來提高譯碼性能。 5G NR中的Polar碼設計： Polar碼的參數選擇： 分析5G NR規範中Polar碼的碼長、信息比特數等關鍵參數的設定。 Polar碼的信道列錶（Channel List）與可靠性排序： 闡述如何根據信道增益或信道對稱性來計算和排序信道的可靠性，以確定凍結位的選擇。 Polar碼在控製信道的應用： 重點分析Polar碼為何非常適閤用於5G NR的物理下行控製信道（PDCCH）和物理上行控製信道（PUCCH），例如其對小分組、低速率的適應性。 Polar碼的優勢與挑戰： 探討Polar碼在小碼長下的高性能以及其譯碼復雜度問題。 第五章：Turbo碼在5G NR中的應用（eMBB場景） Turbo碼是第三代移動通信（3G）中的一項革命性技術，在5G NR的增強移動寬帶（eMBB）場景下，它依然扮演著重要角色，尤其是在處理高吞吐量的數據傳輸時。 Turbo碼的基本原理： 迴顧Turbo碼作為一種迭代碼的基本思想，即通過並行級聯兩個或多個簡單的捲積碼（或更通用的非係統碼），並引入隨機交織器。 Turbo碼的譯碼算法： BCJR算法（Bahl, Cocke, Jelinek, and Raviv）： 介紹BCJR算法作為Turbo碼最優譯碼算法的基礎，理解其前嚮-後嚮（Forward-Backward）計算過程。 軟輸入軟輸齣（SISO）譯碼器： 強調Turbo碼譯碼器的SISO特性，即能夠輸齣每個比特的對數似然比（LLR）。 迭代譯碼： 詳細闡述Turbo碼的迭代譯碼過程，以及信息在兩次譯碼器之間的傳遞與更新。 5G NR中的Turbo碼設計（eMBB場景）： Turbo碼的碼率與碼長： 介紹5G NR針對eMBB場景下，Turbo碼的碼率範圍和碼長選擇。 Turbo碼的交織器設計： 講解5G NR規範中Turbo碼所使用的交織器類型和參數。 Turbo碼的迭代次數： 討論迭代次數對Turbo碼性能和復雜度的影響，以及5G NR中的典型配置。 Turbo碼的性能特點： 分析Turbo碼在高碼率下接近香農極限的性能，以及其譯碼復雜度相對較高的特點。 第六章：信道編碼與5G NR其他關鍵技術協同 信道編碼並非孤立存在，它與5G NR的其他關鍵技術緊密協同，共同實現卓越的通信性能。本章將探討這種協同關係。 信道編碼與MIMO（多輸入多輸齣）技術： 空間復用（Spatial Multiplexing）與編碼的結閤： 分析如何將信道編碼應用於多流數據傳輸，以提高空間利用率。 分集閤並（Diversity Combining）與編碼的配閤： 講解信道編碼如何增強分集閤並帶來的分集效果，提高信號的魯棒性。 大MIMO（Massive MIMO）對信道編碼的要求： 探討大MIMO場景下，海量天綫如何影響信道特性，以及對信道編碼的挑戰和機遇。 信道編碼與波束賦形（Beamforming）： 波束賦形對信道特性的影響： 分析波束賦形如何改變用戶所經曆的信道，並探討其對信道編碼選擇的影響。 定嚮傳輸與編碼的協同優化： 探討如何在定嚮傳輸的條件下，對信道編碼進行優化，以獲得最佳的傳輸效率和可靠性。 信道編碼與先進調製方案（如高階QAM）： 調製與編碼的聯閤設計（MCL）： 介紹調製和編碼聯閤優化的理念，以及在5G NR中如何通過選擇閤適的調製階數和編碼參數來平衡性能與復雜度。 自適應調製與編碼（AMC）： 講解AMC機製如何根據信道條件動態調整調製階數和編碼率，以最大化吞吐量。 信道編碼與時延敏感性（如URLLC）： 低時延場景下的編碼選擇： 分析低時延場景（如URLLC）對編碼方案的要求，例如較低的編解碼延遲。 Polar碼在URLLC中的優勢： 再次強調Polar碼在低時延、低吞吐量場景下的適應性。 第七章：5G NR信道編碼的實現與優化 本章將從工程實現的視角，探討5G NR信道編碼在實際硬件和軟件中的實現挑戰，以及相關的優化策略。 硬件實現考量： DSP（數字信號處理器）與FPGA（現場可編程門陣列）的應用： 分析在不同應用場景下，DSP和FPGA在實現信道編碼算法的優劣勢。 ASIC（專用集成電路）的設計： 探討為高吞吐量場景下，ASIC在信道編碼加速器設計中的作用。 並行化與流水綫技術： 講解如何通過並行計算和流水綫技術，提高編解碼器的吞吐量和處理速度。 軟件實現考量： 算法優化與復雜度降低： 介紹一些常見的算法優化技術，以降低編解碼算法的計算復雜度，使其能在資源受限的設備上運行。 高性能計算庫與並行框架： 探討如何利用現有的高性能計算庫（如Intel MKL, OpenBLAS）和並行計算框架（如OpenMP, MPI）來加速軟件實現。 性能測試與驗證： 仿真平颱與工具： 介紹常用的通信係統仿真工具（如MATLAB/Simulink, NS-3, Veins）在信道編碼性能評估中的作用。 實際係統測試： 探討在真實5G NR網絡環境下進行的性能測試與驗證。 未來發展趨勢： AI/ML在信道編碼中的應用： 展望人工智能和機器學習技術在優化信道編碼算法、自適應編碼參數選擇等方麵的潛力。 新的編碼方案研究： 簡要提及一些正在研究的、可能應用於未來通信係統的新型編碼方案。 結論 5G NR信道編碼是構建高性能、高可靠性移動通信係統的基石。本書通過對LDPC碼、Polar碼和Turbo碼在5G NR中的深入剖析，結閤其理論原理、設計細節和工程實踐，旨在為讀者構建一個清晰、全麵的技術圖景。理解和掌握這些先進的信道編碼技術，對於從事5G NR相關的研發、設計、測試和優化的專業人士至關重要。我們希望本書能夠激發讀者對5G NR信道編碼技術的進一步研究興趣，並為推動下一代通信技術的進步貢獻一份力量。 參考文獻 （此處應列齣本書引用過的相關學術論文、標準文檔、技術報告等，以增強本書的學術嚴謹性。）

評分☆☆☆☆☆

從一個項目經理的角度來看，我需要快速掌握新技術棧的關鍵風險點和技術成熟度。在評估是否將某項新技術引入我們的産品綫時，我們需要瞭解其可靠性、標準化進度和潛在的專利壁壘。我希望這本書能提供關於當前主流信道編碼技術在商業化進程中的現狀分析。例如，在不同廠商的設備中，對LDPC的解碼器實現是否存在顯著的性能差異？Polar碼在控製信道上的標準化進程是否已經完全穩定，是否存在被未來標準迭代的風險？此外，一個關鍵的考量是算法的復雜度和延時對芯片設計成本的影響。如果這本書能夠包含一個關於不同編碼方案在相同處理能力芯片上，實現吞吐量和延遲的量化比較，那將是無價之寶。遺憾的是，這本書似乎完全避開瞭這些商業和工程落地層麵的討論，它專注於“是什麼”，而不是“如何最好地用”以及“使用它需要付齣什麼代價”。這使得它更像是一份純粹的技術參考資料，而不是一份能夠指導我們做齣關鍵技術選型的決策支持文檔。

評分☆☆☆☆☆

我最近正在著手一個關於提升物聯網設備功耗效率的項目，這讓我對底層信號處理和信道保護機製非常感興趣。我本來以為這本書能提供一些在低功耗廣覆蓋（LPWA）場景下，如何權衡編碼增益與解碼復雜度的新思路。比如，針對極低信噪比環境下的信道估計和糾錯碼聯閤優化，或者在超低速率傳輸時，如何設計更具魯棒性的編碼結構以最大限度地延長電池壽命。我尤其關注那些能夠適應動態環境變化的“智能”編碼方案，即編碼率或調製階數可以根據實時信道質量反饋進行快速調整的機製。然而，通讀全書下來，我的主要印象停留在對標準定義中那些經典編碼技術的復述上。雖然它詳細描述瞭基礎的Turbo碼結構和LDPC碼的校驗矩陣構造，但對於如何將這些通用算法“瘦身”或“強化”以適應特定垂直行業（如工業互聯網或車聯網）的特殊需求，書中的著墨非常少。這使得我在試圖將書中學到的知識應用到我的具體工程問題時，感到缺乏足夠的“工具箱”來應對實際的復雜性，更像是在翻閱一份技術規範的注解，而不是一本富有啓發性的技術前沿探索之作。

評分☆☆☆☆☆

作為一名網絡規劃工程師，我更看重的是係統級的性能指標和不同技術模塊之間的協同優化。在部署5G網絡時，信道編碼的選擇直接影響到頻譜效率和係統吞吐量。我希望這本書能夠提供一個清晰的對比框架，不僅展示不同編碼方案（比如LDPC對數據，Polar對控製）的理論性能麯綫，更重要的是，能分析它們在實際網絡部署中，比如在多小區乾擾、負載均衡、以及與波束賦形技術配閤使用時的實際錶現差異。我關注的是實際部署中的“陷阱”和“最佳實踐”。例如，在覆蓋邊緣，信道模型會發生顯著變化，此時如何動態調整編碼塊大小和迭代次數，以避免引入過多的處理延遲，同時保證誤碼率目標，這是非常實際的問題。但這本書給我的感覺是，它將信道編碼部分孤立地看待瞭，更多地是停留在對單個物理信道參數的介紹，缺乏將這些編碼參數置於整個物理層和MAC層交互的宏大背景下進行係統性評估的分析。這種孤立的視角，讓我在試圖形成一個全麵的網絡優化策略時，覺得書中的信息碎片化且不夠具有指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書，說實話，我是衝著封麵和名字去的，希望能找到一些關於現代無綫通信技術，特彆是未來網絡架構的深入探討。我手頭有一些關於LTE和早期4G優化的資料，但現在市場和技術討論都轉嚮瞭更前沿的領域。我期望這本書能給我帶來對下一代通信係統在物理層和鏈路層設計上的宏觀視角和具體實現細節。理想中，我希望看到對信道編碼理論在實際高頻段傳輸中麵臨的新挑戰，比如大規模MIMO帶來的復雜度和低延遲需求下的編碼優化策略的深入剖析。例如，LDPC碼的迭代解碼過程在高吞吐量場景下的硬件實現效率分析，或者Polar碼在控製信道上的性能優勢及其編碼結構設計。更重要的是，我期待作者能結閤實際的標準化進展，比如3GPP Release 16/17中對特定場景（如URLLC或eMBB）的編碼方案是如何演進和優化的，而不是停留在教科書式的理論介紹。如果內容能涵蓋一些具體的仿真結果或者實際係統驗證的案例，那就更好瞭，這能讓我更好地理解理論與工程實踐之間的橋梁是如何搭建起來的。遺憾的是，這本書的內容似乎更側重於對基礎概念的羅列和對既有技術的概述，缺乏對前沿研究熱點和工程實現難點的深度挖掘，讀起來感覺像是一本比較全麵的技術手冊，但對於需要突破現有認知瓶頸的研究人員來說，深度略顯不足。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛進入通信行業的研究生，對於學習復雜的編碼理論非常感興趣，我更傾嚮於那種能夠深入挖掘數學原理，展示算法優雅性的著作。我希望能看到從信息論的基礎齣發，推導齣為什麼某些編碼結構（如低密度奇偶校驗碼的稀疏性）能夠逼近香農極限，並且對這些證明過程進行清晰的圖示和推導。我非常欣賞那些能夠把復雜的代數結構用直觀的方式解釋清楚的書籍。這本書在介紹LDPC和Polar碼的構造時，確實提及瞭它們背道之處的理論基礎，但似乎很快就跳到瞭標準的具體實現細節，對這些理論的“美感”挖掘不夠充分。比如，對於Polar碼的2項極化現象的數學證明過程，書中的闡述顯得比較簡略，讓人感覺像是直接引用瞭結論而沒有展示推導的樂趣。如果能在保持嚴謹性的前提下，增加更多關於編碼設計與信息論前沿（如網絡編碼或量子信息論的交叉點）的探討，這本書的學術價值會大大提升。目前的版本，對於初學者來說可能略顯晦澀，而對於資深研究者來說，又缺乏足夠的深度和新意。