前言

隨著智能移動設備的廣泛應用，面向移動互聯網和物聯網的第五代（5G）移動通信系統成為學術與工業界最大的研究領域之一。為了支持“萬物互聯”,5G將通過采用各種先進的空口技術來全面實現5G的關鍵性能參數指標。信道編碼是5G新空口（NR）的關鍵技術之一。隨著3GPP關于5G NR標準化的R15版本的凍結，3GPP完成了eMBB場景信道編碼研究與標準化工作。二元LDPC碼被推薦為5G NR數據信道的編碼方案，而Polar碼被作為控制信道的主要編碼方案。從此，5G移動通信系統進入了商業化的新階段。

在3GPP關于信道編碼的標準化過程中，西安電子科技大學和電信科學技術研究院有限公司聯合參與了相關研究工作。為了使廣大工程技術人員與學生及時了解5G NR信道編碼技術，以便更好地研究、開發與使用5G移動通信系統，我們在多年編碼研究基礎上，綜合相關資料，結合我們自己的5G編碼研究成果，撰寫了本書。本書反映了當前5G NR編碼的研究狀況。

本書的撰寫由淺入深。作為信道編碼技術基礎，本書第1章和第2章首先介紹分組碼、卷積碼和編碼系統性能參數等基本知識，然后敘述移動通信網絡中當前應用的幾種編碼方法，重點介紹4G系統中的Turbo碼、咬尾卷積碼，討論編碼系統性能限的計算方法、編碼與擴頻的關系等。在此基礎上，第3章和第4章分別介紹LDPC碼的編譯碼原理與構造方法，以及3GPP確定的5G eMBB數據信道LDPC碼的設計與性能、速率適配與編碼鏈路組成；第5章和第6章分別討論Polar碼的編譯碼原理與構造方法，以及5G控制信道編碼標準、上下行控制鏈路的Polar碼設計與速率適配方法等；附錄介紹作為編碼數學基礎的有限域基本知識，以及3GPP標準中關于5G LDPC碼、Polar碼的技術規范與性能曲線，以便于工程技術人員查閱與使用5G編碼。

本書主要是針對信息與通信工程領域的研究生及工業界的研發人員撰寫的。第2章關于編碼技術基本知識的介紹使得信道編碼的入門者也可以較容易地學習5G NR編碼技術。

本書的完成，首先要感謝我們的老師林舒（Shu Lin）教授和王新梅教授。在我們對5G編碼研究的過程中，他們給予了許多的鼓勵與支持，以及對我們研究工作的指導。他們在學術上孜孜不倦、不斷創新的精神時刻激勵著我們前行。

在此也要感謝我們研究團隊的同事和研究生們，在本書的撰寫過程中，他們給予了很大的幫助。他們幫忙排版、仿真、校對和整理圖片，同時本書中也包含了很多他們的研究結果。特別感謝博士生李華安，他參與撰寫了第3章、第4章和附錄B、附錄C的部分內容，制作了書中的部分圖表，并對書稿的輸入與LaTeX排版提供了幫助。我們也同時感謝博士生穆錫金、張冀和陳佩瑤，碩士生徐旻子和任兆豐，其中穆錫金參與了第3章速率兼容LDPC碼部分的撰寫，張冀參與了第4章5G LDPC編碼鏈部分的撰寫，陳佩瑤參與了第5章Polar編碼調制部分的撰寫，徐旻子參與撰寫了第5章和第6章的部分內容，任兆豐參與搭建了第6章Polar碼的仿真平臺。對本書撰寫有貢獻的學生還包括博士生馮丹和張睿，碩士生平磊和何慶黎，以及徐恒舟博士和朱敏博士等，在此對他們表示衷心的感謝。最后，本書第一作者也同時感謝中山大學的馬嘯教授長期以來的合作與支持，書中的部分內容包含了我們的合作研究成果。

本書的出版得到了國家自然科學基金項目（61771364）的支持，特此致謝。我們同時也要感謝綜合業務網理論及關鍵技術國家重點實驗室（西安電子科技大學）、無線移動通信國家重點實驗室（電信科學技術研究院有限公司）和新一代移動通信無線網絡與芯片技術國家工程實驗室多年來對我們信道編碼研究的支持。

最后，感謝電子工業出版社的米俊萍編輯，她為本書的出版做了大量的工作。

對本書的撰寫，我們雖然竭力而為，但限于時間和寫作水平，書中可能存在不妥甚至錯誤之處，敬請讀者批評指正。

作者

2018年10月