周武旸的编码理论课程概述

"编码理论 (PDF) - 周武旸 - 中国科学技术大学 - 2008-3-13" 编码理论是一门深入研究如何有效地在有噪声的通信通道中传输信息，并确保信息传输的准确性的学科。周武旸教授在中国科学技术大学开设的这门课程涵盖了编码理论的核心内容，旨在帮助学生理解和掌握差错控制编码技术。 课程由多个章节组成，首先从第一章的绪论开始，介绍了编码理论的三个方面：信道编码、信源编码和数据加密编码。其中，课程重点讨论的是信道编码，即差错控制编码，这是为了解决数字通信中的噪声干扰问题而发展起来的。这一领域的重要里程碑是1948年香农的《通信的数学理论》论文，它奠定了信息论和编码理论的基础。 接下来的章节深入探讨了具体的编码技术： 第二章基础理论涉及信道编码定理，解释了在不同信道条件下实现可靠传输的理论极限。同时，本章还讲解了硬判决与软判决的区别，以及基本信道模型的信道容量计算，还包括最大后验概率（MAP）和最大似然（ML）算法，以及利用因子图和和积算法进行解码的方法。 第三章BCH码是一种重要的纠错码，具有较高的纠错能力，特别适用于卫星通信和数据存储系统。这部分会详细阐述BCH码的编码和解码原理，以及其距离特性。 第四章卷积码是连续输入和输出的码型，具有良好的性能和简单的实现。卷积码的Viterbi译码算法是其典型解码策略，同时，课程也会介绍顺序输出伏尔夫码（SOVA）和BCJR算法。 第五章介绍了涡轮码（Turbo码），这是一种通过迭代译码实现接近香农限性能的编码技术。学生将学习涡轮码的编码构造、迭代解码过程、性能界分析，以及交织器设计和分量码的优化。 第六章编织码，包括基本的编织码编码和解码原理，编织卷积码的活性距离特性，以及基于删余技术的编织码设计。同时，还会通过因子图和和积算法分析编织码的性能。 第七章是关于低密度奇偶校验码（LDPC码），一种在现代通信系统中广泛使用的高效纠错码。学生将学习LDPC码的基本原理，各种译码方法，以及多进制LDPC码的应用。 第八章优化方法探讨了如密度进化和基于EXIT图的优化技术，这些方法用于改善编码系统的性能。 最后，如果时间允许，第九章将讨论保密通信，涵盖数据加密编码技术和相关策略。 这个课程提供了编码理论的全面概述，从基本概念到先进的编码技术，涵盖了理论与实践的结合，对于理解和应用编码理论至关重要。