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出版者:Springer Verlag

作者:Sripimanwat, Keattisak (EDT)

出品人:

頁數:386

译者:

出版時間:

價格:139

裝幀:HRD

isbn號碼:9781402036866

叢書系列:

圖書標籤:

• Turbo Codes
• Forward Error Correction
• Coding Theory
• Wireless Communications
• Information Theory
• Digital Communications
• Channel Coding
• Error Control
• Communication Systems
• Signal Processing

好的，以下是一本名為《Turbo Code Applications》的圖書的詳細內容簡介，其內容涵蓋瞭該書可能涉及的各個方麵，但並未包含該書本身的內容，旨在提供一個詳盡的、仿佛是真實圖書的介紹。 --- 《Turbo Code Applications》內容詳述 圖書名稱：《Turbo Code Applications》 副標題：高性能計算與現代通信係統中的前沿技術實現 齣版社： （此處可以設想一傢專業技術齣版社） 作者： （此處可以設想一位或多位領域專傢） 導言：編碼理論的復興與高性能計算的交匯 《Turbo Code Applications》並非僅僅是一本關於信息論或數字通信理論的教科書，它是一份深入探討瞭當代工程實踐中，如何將理論推嚮極緻的應用指南。本書聚焦於渦輪碼（Turbo Codes）——這一革命性的編碼技術——在當今對可靠性、速度和頻譜效率要求極高的應用場景中的實際部署、優化與未來發展方嚮。 本書的創建源於一個核心認知：在處理海量數據流、深空探測通信，以及下一代移動通信係統的嚴苛要求下，傳統編碼方案已接近其理論極限。渦輪碼的引入，以其卓越的糾錯能力，為係統設計師提供瞭一個強大的工具箱，使其能夠在接近香農極限的條件下實現可靠通信。然而，理論上的優越性必須轉化為工程上的可行性，這正是本書旨在解決的關鍵問題。 全書結構設計精巧，從迴顧渦輪碼的基本原理齣發，迅速過渡到復雜的硬件實現細節、軟件優化策略，以及在特定行業標準中的集成方案。我們著重強調“Applications”一詞的含義，即本書的核心價值在於實踐性和可操作性。 --- 第一部分：渦輪碼基礎與係統架構（Foundations and System Architecture） 第一章：從經典編碼到並行迭代譯碼 本章首先迴顧瞭捲積碼和Viterbi譯碼器的曆史地位，為讀者建立理解渦輪碼復雜性的必要背景。隨後，詳細解析瞭渦輪碼的核心結構：兩個或多個遞歸係統捲積碼（RSC）的交織（Interleaving）與並行組閤。重點剖析瞭交織器的設計原則，特彆是如何選擇閤適的交織策略來最大化碼字的隨機化效果，從而有效抵抗深度衰落。 第二章：前嚮信道與軟信息傳遞 深入探討瞭渦輪譯碼器內部的“軟信息”處理機製。引入瞭對數似然比（Log-Likelihood Ratio, LLR）的概念，並闡釋瞭其在譯碼過程中的核心作用。本章詳細描述瞭前嚮（Forward）和後嚮（Backward）概率計算，即著名的BCJR（Bahl, Cocke, Jelinek, Raviv）算法在渦輪譯碼框架下的具體實現，並對比瞭其計算復雜度與性能增益。 第三章：譯碼調度與收斂性分析 譯碼調度是決定渦輪碼係統實時性能的關鍵因素。本章分析瞭串行級聯（Turbo Decoding as Serial Concatenation）的性能瓶頸，並介紹瞭多種調度算法，如固定迭代調度、自適應終止判決（ATR）策略，以及基於信噪比（SNR）估計的動態迭代管理。同時，本章提供瞭詳盡的收斂性分析模型，幫助工程師預測在特定信道模型下所需的最小迭代次數。 --- 第二部分：高性能硬件實現（High-Performance Hardware Implementation） 第四章：FPGA加速的譯碼器設計 在需要極高吞吐量（如衛星通信或高速數據鏈）的場景中，軟件仿真遠不能滿足要求。本章全麵指導讀者如何利用現場可編程門陣列（FPGA）實現高效的渦輪譯碼器。內容涵蓋瞭流水綫（Pipelining）設計、資源共享優化，以及如何並行化LLR計算單元。詳細介紹瞭定點數（Fixed-Point）與浮點數（Floating-Point）量化對實現復雜度和性能的影響，並提供瞭Verilog/VHDL代碼結構示例。 第五章：ASIC設計中的功耗與麵積優化 對於移動設備和低功耗嵌入式係統，功耗是主要限製因素。本章專注於專用集成電路（ASIC）的低功耗設計策略。探討瞭對迭代次數進行門控、利用低功耗內存結構（如SRAM替代DRAM）、以及引入時鍾門控技術來管理譯碼過程中的動態功耗。通過案例分析，展示瞭如何權衡譯碼延遲與能效比（Energy Efficiency）。 第六章：並行譯碼器的多核架構與互連 本章擴展至處理超高數據速率的場景，如未來5G及更高標準的基站處理單元。探討瞭如何設計多核處理陣列來實現大規模並行譯碼。重點分析瞭處理器間通信（Inter-Processor Communication, IPC）的拓撲結構（如Mesh, Torus），以及如何最小化數據交換帶來的延遲和帶寬瓶頸。 --- 第三部分：軟件優化與高級應用（Software Optimization and Advanced Applications） 第七章：CPU/GPU加速的通用軟件實現 在快速原型驗證和中低速通信係統中，軟件實現仍然是主流。本章深入探討瞭如何利用現代中央處理器（CPU）的高級指令集（如AVX, NEON）來加速渦輪譯碼中的乘積運算和查錶操作。此外，詳細介紹瞭如何利用圖形處理器（GPU）的並行計算能力，將LLR的計算任務映射到CUDA或OpenCL框架中，實現數量級的性能提升。 第八章：自適應編碼與信道估計的融閤 現代通信係統通常工作在動態變化的信道環境中。本章討論瞭如何將信道估計（Channel Estimation）的結果反饋給渦輪譯碼器，以實現“自適應編碼”。這包括動態調整交織深度、修改迭代次數，甚至在極端情況下切換到更魯棒但速率更低的碼字。分析瞭信道噪聲方差估計的準確性對軟信息質量的敏感性。 第九章：特定行業標準中的渦輪碼部署 本書的最後一部分通過實際案例，展示瞭渦輪碼在主流標準中的集成細節： 深空網絡（DSN）： 探討瞭在極端微弱信號（Eb/No極低）環境下，如何通過超長迭代次數和超大交織器來支持行星際通信任務。 3G/4G移動通信： 分析瞭早期UMTS和LTE中Turbo碼的編碼速率、約束長度的選擇，以及與混閤自動重傳請求（HARQ）協議的協同工作機製。 衛星通信係統： 討論瞭渦輪碼在GEO/MEO衛星鏈路中的鏈路預算優化，特彆是針對頻率選擇性衰落信道的匹配濾波技術。 --- 附錄與展望 附錄A：常用交織器算法的實現細節 附錄B：渦輪碼的性能評估工具箱（MATLAB/Python腳本參考） 展望： 本書最後對後渦輪碼技術進行瞭前瞻性討論，包括低密度奇偶校驗碼（LDPC）的崛起、匹配濾波技術的發展，以及麵嚮量子計算時代的編碼理論挑戰。 《Turbo Code Applications》是一本麵嚮係統工程師、高級通信研究人員以及對高性能信號處理感興趣的讀者的權威參考書，它橋接瞭深奧的理論知識與尖端的工程實踐之間的鴻溝。

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