信道極化碼設計與最佳化理論研究

《信道極化碼設計與最佳化理論研究》是依託北京郵電大學，由牛凱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：信道極化碼設計與最佳化理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：牛凱
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

信道極化碼是編碼理論的新方向。本項目針對通信系統中普遍存在的極化現象，首先建立信道極化碼有限碼長的最佳化構造理論，然後設計極化編碼調製與極化HARQ方案，接著基於壓縮感知理論，設計實用化的極化信源編碼方案，最後針對多用戶編碼設計實用化的新型多址接入方案。本項目從信道極化的統一角度出發，基於信道極化編碼設計思想對這三類套用問題進行深入研究，從而能夠揭示信道極化對通信系統最佳化的本質，建立基於信道極化的通信系統最佳化理論框架，對於通信系統的整體最佳化具有重要的理論意義與實用價值。

結題摘要

極化碼(Polar code)是第一種能夠達到信道容量的構造性編碼方案，是信道編碼理論近年來的重大突破。在極化碼高性能解碼算法設計、極化編碼的HARQ機制設計方面，項目組取得多項具有國際影響力的原創研究成果，有力推動了極化碼的實用化研究。 代表性成果1——首次提出堆疊解碼算法(SCS) 項目組首次提出極化碼堆疊解碼(SCS)算法，發表於國際知名學術期刊IEE Electronics Letters，採用堆疊存儲機制，有效減少解碼路徑的重複搜尋，極大降低了解碼算法複雜度。由於顯著的複雜度優勢，這篇論文得到編輯部的重視，專門邀請項目組進行封內訪談(Inside View)，闡述論文的研究思想。 代表性成果2/3——提出列表解碼(SCL)/混合解碼(SCH)算法 首次提出了極化碼的列表解碼(SCL)算法，發表於IEE Electronics Letters，證明SCL解碼算法的性能與ML性能接近，極大增強了極化碼有限碼長的性能。 項目組將SCL與SCS解碼算法進行最佳化組合，提出了混合解碼算法(SCH)，進一步豐富了極化碼的高性能解碼方案，發表於國際頂級學術期刊IEEE Trans. on Communications。 代表性成果4——首次提出CRC輔助SCL/SCS解碼算法 首次提出CRC輔助SCL/SCS解碼算法，發表於國際重要學術期刊IEEE Communications Letters，是極化碼性能最佳的解碼方案，使得極化碼性能明顯優於LTE系統Turbo碼，為極化碼的實用化奠定了重要基礎。 代表性成果5——提出極化碼的高性能鑿孔方案與HARQ機制 項目組針對極化碼的速率適配需求，提出了比特反序鑿孔方案，發表在國際頂級學術會議ICC2013。該方案構造簡單、性能優越，與現有3G/4G標準所採用的Turbo碼相比，能夠獲得0.1~0.7dB的編碼增益。項目組將該鑿孔方案進一步套用於增量冗餘的HARQ機制，發表在IEEE Communications Letters。 代表性成果6——在頂級學術期刊發表極化碼綜述論文 項目組對極化碼的編碼和解碼進行了深入總結，提出了極化碼的統一解碼框架，該論文發表在通信領域頂級學術期刊IEEE Communications Magazine。這是該期刊在極化碼領域收錄的第一篇綜述性文章，闡述了極化碼編碼理論、設計方法與發展方向。