信道编码是数字通信和数据存储系统的核心技术，本书主要讨论经典编码与现代编码的基础理论与应用实践。在本书中，Lin教授与Ryan教授清晰明了地介绍了现代信道编码（包括LDPC码与Turbo码）的*新研究情况，同时详细阐述了一些经典信道码，如BCH码、RS码、卷积码、有限几何码以及乘积码，所以本书既包含有经典编码技术也包含有现代编码技术。
前言
本书命名为《信道编码：经典与现代》，这个名字用于反映这本书的具体内容，既涵盖了经典的信道编码，也涵盖了现代的信道编码。本书所涉及的编码包括BCH 码、Reed-Solomon码、卷积码、有限几何码、Turbo 码、低密度校验（LDPC）码和乘积码等。然而，这个书名还有另外一层含义，本书的大部分内容是关于LDPC 码的，这被认为是一种既经典（1961年被发现）又现代（1996 年被重新发现）的编码技术。David Forney 在他1999 年8 月有关定义在图上的码（LDPC 码是一种图码）的IMA讲话中印证了这一观点：“这感觉就像早期编码的年代”。另一个本书具备经典与现代双重性的例子是，有限几何码是20 世纪60 年代被广为研究的一种信道编码，因此，它属于经典的信道编码。然而，Shu Lin 等人在2000 年重新发现了这种编码并把它归结为LDPC 码的其中一类，具有很好的纠错性能，因此，有限几何码也可以被认为是一种现代的信道编码。对于有限几何码，“经典”与“现代”的元素主要体现在它的译码器上：一步硬判决译码（经典）和迭代软判决译码（现代）。
Claude Shannon 在1948 年发表了著名的《通信的数学理论》一文，奠定了信道编码、信源编码和信息论领域的基础，该文发表至今已有60 余年了。Shannon 证明了存在这样的一类信道编码，在信息速率不超过信道容量的前提下，这类码是可以用来保证可靠通信的。在Shannon 的文章发表后的45 年内，编码理论界设计了大量既巧妙又高效的编码系统。然而，在实际的场景中，这些系统都不能够很好地逼近Shannon 的理论极限。第一个突破是1993 年Turbo 码的发现，这是第一种能够逼近Shannon 容量限的信道编码。第二个突破是1996 年对LDPC 码的重新发现，这种码同样具有逼近容量限的性能（这种码发明于1961年，但随后便被忽略了，这主要是因为在当时的技术水平看来，这不是一种很实用的编码技术）。至今，这两种码的发现已超过了10 年的时间，这方面的知识也日渐成熟，因此，也就到了写一本有关信道编码的新书的时候。
本书主要是针对工程和计算机科学专业的研究生，以及工业界和学术界的研发人员撰写的。编码理论的知识大多发表在各期刊和会议文章中，我们感觉非常有必要把这些知识系统地归纳在一起。对于信道编码的入门者和那些希望在该领域进一步提升自己知识水平的人而言，这是一本既可以学习到经典信道编码又可以学习到现代信道编码的书籍。目前，大部分档案文献都是针对该领域的专家而写的，但本书既适合于初学者（前面的章节），又适合于该领域的专家（后面的章节）。本书的撰写由浅入深，阅读时并不需要信道编码领域的前提知识。由本书目录可见，我们会逐渐地延伸到这个领域的前沿知识部分。
当然，本书的选题反映了作者的经验和兴趣，但同时也考虑到选题在信道编码研究领域的重要性。因此，一些额外的章节使得本书稍显笨重。本书着重强调针对二进制输入信道的编码技术，这类信道包括二进制输入加性高斯白噪声信道、二进制对称信道和二进制删除信道等。显然，我们省略了针对无线信道（如MIMO 信道）的编码技术的内容。然而，本书对于从事这个方向研究的学生和研究者们仍然是相当有用的，因为很多针对加性高斯白噪声信道的技术能够推广到无线信道。另外，可以注意到我们也省略了针对Reed-Solomon 码的软判决译码算法的内容，尽管这部分内容相当重要，但作者认为这部分内容还不像本书的其他内容那么成熟。
如果将本书当做教科书使用，可以列出若干不同的课程大纲。对于有关信道编码的研究生课程，最显然的课程大纲应该涵盖本书的第1、2、3、4、5和7章的内容。这门课程首先介绍几种常用信道的容量限（第1章），然后介绍相关的代数知识（第2章），以便于学生理解BCH码、Reed-Solomon 码和它们的译码器（第3章）。随后，这门课程会介绍卷积码和它们的译码器（第4章）。这门课程紧接着会介绍LDPC 码及其迭代译码（第5章）。最后，在第4章和第5章的基础上，学生可以开始学习Turbo 码和Turbo 译码（第7章）。以上所提及的课程内容对于只上一个学期的研究生课程而言，显然是有点过多了，课程导师应当从中选择一部分来教授。
对于一门专门介绍LDPC 码的设计的更高级课程而言，课程导师可以从第10 ～ 14章选取课程内容。这门课首先介绍基于欧氏几何和射影几何的LDPC 码设计（第10章），然后介绍基于有限域的LDPC 码设计（第11章）和基于组合数学及图论的LDPC 码设计（第12章）。随后，学生可以利用以上章节所学的知识学习如何专门针对二进制删除信道设计LDPC 码（第13章）。最后，学生可以学习多元LDPC 码的设计技术（第14章）。
作为课程大纲的最后一个例子，该门课程可以专门介绍基于计算机的LDPC 码设计，其内容应该包括本书的第5、6、8和9章。这门课程适合于已经学过经典信道编码，且对LDPC码感兴趣的学生。这门课程首先介绍LDPC 码及其若干译码器（第5章）。随后，学生开始学习若干基于计算机的LDPC 码设计方法，这包括Gallager 码、MacKay 码、基于基模图的LDPC 码和基于累加器的LDPC 码等（第6章）。然后，学生将学习如何从重量分布的角度来衡量LDPC 码集的性能（第8章）。最后，学生将学习如何利用密度进化和EXIT 图等工具，从译码门限的角度来衡量LDPC（长）码的性能（第9章）。
本书每章都包含一定数量的习题，这些习题形式多样，有的要求例行的计算和推导，有的要求利用计算机找答案或者利用计算机进行仿真，有的甚至可以作为一个学期的项目。作者选择这些习题，一方面希望加强学生对每章知识的理解（比如，要求学生对某个译码器做计算机仿真）；另一方面，也希望引导学生进一步扩展自己所学的知识（比如，要求学生对某个结果进行证明，而这个证明过程并没有在书本中出现过）。首先，我们要感谢Ian Blake 教授，他仔细阅读了整个书稿的早期版本并给出了很多重要的建议，使本书得到了很大的完善。我们也要感谢我们的研究生们，在本书的准备过程中，他们给予了很大的帮助。他们帮忙排版、仿真、校对和整理图片，同时，本书中也包含了很多他们的研究结果。对W. Ryan 所撰写部分有贡献的学生（过去的和现在的）包括Yang Han 博士、YifeiZhang 博士、Micheal (Sizhen) Yang 博士、Yan Li 博士，Gianluigi Liva 博士、Fei Peng 博士、Shadi Abu-Surra、Kristin Jagiello（她校对了8章的内容）和Matt Viens。我们也同时感谢Li Zhang（S. Lin 的学生），他就第6章和第9章给予了很多有价值的反馈。最后，W. Ryan也感谢Lulea Institute of Technology 的Sara Sandberg，她就第5章的早期版本给予了很有用的反馈意见。对S. Lin 所撰写部分有贡献的学生包括Bo Zhou 博士、Qin Huang（黄勤）博士、Ying Y. Tai 博士、Lan Lan 博士、Lingqi Zeng 博士、Jingyu Kang 和Li Zhang。其中，我们尤其需要感谢Bo Zhou 博士和Qin Huang 博士，他们帮忙输入了S. Lin 撰写的所有章节，并在这些章节最后版本的准备过程中给予了很多的帮助。
我们感谢Dan Costello 教授，他发给了我们很多有关第15章卷积LDPC 码部分的参考资料。我们感谢Marc Fossorier 博士，他给予了我们很多有关第14章的建议。我们还感谢AliGharyeb教授，他给予了我们很多有关第7章的建议。我们感谢（美国）国家自然科学基金、国家航空和空间管理中心及信息存储产业联盟多年来对信道编码的资金支持，离开了他们的支持，本书的很多结果是不可能取得的。我们同时要感谢亚利桑那大学和加州大学戴维斯分校，本书的撰写得到了他们很大的支持。我们同时感谢才华横溢的Linda Wyrgatsch 女士，她专门为本书的封底创作了一幅图画。我们注意到，本书的封面和封底的两幅图画正好分别反映了经典与现代两个概念。最后，我们要特别致谢我们的妻子（Stephanie 和Ivy）、孩子和孙子，在本书的撰写过程中，他们给予了我们源源不断的爱与支持。
William E. Ryan Shu Lin
亚利桑那大学加州大学戴维斯分校
(University of Arizona) (University of California, Davis)
白宝明，现任西安电子科技大学通信工程学院教授、博士生导师，通信与信息系统学科带头人。中国电子学会会士，中国电子学会信息论分会副主任委员，中国通信学会青年工作委员会副主任委员。
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