6G新型编码调制波形技术

本书系统介绍6G通信中的编码、调制和波形技术，分三部分：第一部分重点讨论极化码及其编译码技术，分析极化码在短码长下的性能提升及其在6G中的应用前景；第二部分介绍叠加编码调制和相移器辅助的空分复用技术，探讨如何在高频谱效率与低实现复杂度之间找到平衡；第三部分聚焦于6G波形设计，涵盖正交时频空波形和恒包络OFDM技术，解决高动态环境下的多普勒效应和低功耗场景中的峰均比问题。本书内容深入浅出，既适合从事6G通信研究的学者和工程师阅读，也可作为高等院校相关专业研究生和高年级本科生的教材。本书通过全面呈现相关技术的发展趋势与最新进展，为6G技术的理论研究和工程应用提供了重要参考。

丛书序

前言

第1章 面向6G的编码调制波形发展趋势 1

1.1 6G新场景新业务的技术需求 1

1.2 可普适近容限的编码方法 2

1.3 高谱效低成本的调制技术 3

1.4 宽场景多业务的波形设计 4

第2章 极化码编译码技术 6

2.1 极化码发展概述 6

2.2 信道极化 7

2.2.1 B-DMC信道模型 7

2.2.2 极化理论 8

2.2.3 信道联合 12

2.2.4 信道分裂 13

2.3 极化码构造 13

2.3.1 巴氏参数构造 14

2.3.2 高斯近似构造 15

2.3.3 极化权重构造 16

2.4 极化码打孔 19

2.4.1 近似均匀打孔 19

2.4.2 基于改进高斯近似的打孔 20

2.5 极化码编码 21

2.6 极化码译码 22

2.6.1 SC译码 22

2.6.2 SCL译码 24

2.6.3 CA-SCL译码 25

2.6.4 BP译码 25

2.7 性能仿真 28

参考文献 31

第3章 极化调整卷积码编译码技术 32

3.1 PAC码发展概述 32

3.2 PAC码系统模型 34

3.3 PAC码编码 35

3.3.1 卷积变换 35

3.3.2 极化变换 36

3.4 PAC码构造 37

3.4.1 RM构造 37

3.4.2 CT构造 40

3.4.3 WS构造 41

3.4.4 基于联合上界的PAC码递归构造 43

3.4.5 基于蒙特卡罗仿真的PAC码递归构造 45

3.4.6 RM规则辅助的递归构造 46

3.5 PAC码打孔算法 46

3.5.1 基于高斯近似的打孔策略 46

3.5.2 带有卷积预编码的打孔方案 47

3.5.3 基于逆向映射的优化方案 48

3.5.4 基于偏序关系的递归式打孔 51

3.5.5 基于RM规则辅助的打孔 52

3.6 PAC码的译码 53

3.6.1 费诺译码 53

3.6.2 SCL译码 56

3.7 性能仿真 59

参考文献 62

第4章 面向高谱效的叠加编码调制技术 65

4.1 叠加编码调制发展概述 65

4.2 叠加编码调制系统模型 66

4.2.1 单层结构和多层结构 67

4.2.2 一维映射和二维映射 67

4.3 叠加编码调制信号检测 70

4.3.1 高斯近似检测 71

4.3.2 后验概率检测 75

4.3.3 软译码 77

4.3.4 性能仿真 78

参考文献 81

第5章 面向低成本的新型调制技术 83

5.1 相移器辅助的空分复用技术 83

5.1.1 发展概述 83

5.1.2 系统模型 84

5.1.3 信号检测 86

5.1.4 性能仿真 88

5.1.5 基于消息传递的检测 90

5.2 可重构智能表面辅助调制技术 95

5.2.1 发展概述 95

5.2.2 基本概念 97

5.2.3 RIS辅助空移键控 99

5.2.4 RIS辅助空间调制 101

5.2.5 大规模智能表面辅助广义空间调制 102

参考文献 108

第6章 正交时频空波形 111

6.1 基本原理 112

6.1.1 时延-多普勒域变换 112

6.1.2 发射端基本原理 112

6.1.3 接收端基本原理 113

6.2 时延-多普勒域与各域之间的转化关系 114

6.3 信道估计方案 116

6.3.1 基于全保护带的估计 116

6.3.2 基于部分保护带的估计 117

6.3.3 基于导频叠加的估计 118

6.3.4 估计性能 119

6.4 信号检测方案 120

6.4.1 最小均方误差检测 121

6.4.2 近似消息传递检测 122

6.4.3 期望传播检测 126

6.4.4 仿真结果 130

参考文献 132

第7章 恒包络正交频分复用波形 134

7.1 基本波形 134

7.1.1 恒包络调制 134

7.1.2 频谱效率 137

7.1.3 连续相位调制 138

7.2 信号检测 141

7.2.1 最大似然检测技术 141

7.2.2 相位检测技术 145

7.2.3 其他相位检测技术 148

7.3 编译码处理 149

7.3.1 CE-OFDM的软信息问题分析 149

7.3.2 适用于相位解调的软信息修正方法 151

7.3.3 基于低复杂度软信息的LDPC译码 153

7.4 波形优化 155

7.4.1 基于预编码的CE-OFDM技术 155

7.4.2 基于索引调制的CE-OFDM技术 157

7.5 多天线技术 161

7.5.1 系统介绍 161

7.5.2 最优接收机 162

7.5.3 相位解调接收机 164

参考文献 165