有限長區域中的空間耦合多元Rateless碼研究

《有限長區域中的空間耦合多元Rateless碼研究》是依託西安電子科技大學，由白寶明擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有限長區域中的空間耦合多元Rateless碼研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：白寶明
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

本項目主要面向物理層自適應傳輸，深入研究在有限碼長、有限錯誤機率與解碼時延受限的條件下，空間耦合Rateless碼的性能與最佳化設計。通過綜合套用非二元編碼、空間耦合與Rateless技術，採用密度進化與最大似然（ML）解碼性能分析相結合的方法，構造在符號刪除/錯誤信道、AWGN信道與衰落信道上逼近有限長容量限且解碼複雜度低的類普適（universal-like）信道碼，為未來高譜效高能效的寬頻無線通信提供技術支撐。主要研究內容包括：有限信息長度下二元空間耦合Rateless 碼的最佳化設計與ML解碼性能分析；有限長區域中多元符號刪除/錯誤信道的基本性能限分析；空間耦合多元Rateless碼的設計、構造與性能分析，以及低複雜度解碼算法；面向高譜效套用的空間耦合 Rateless編碼調製系統研究。

結題摘要

面向自適應傳輸，研究如何在有限碼長、有限錯誤機率和解碼時延受限的條件下根據信道條件選擇最佳的編碼方案或最佳化設計新的普適信道碼具有重要的意義，而空間耦合Rateless碼為此提供了一個新的研究途徑。本項目將非二元編碼、空間耦合和Rateless技術相結合，深入研究了空間耦合Rateless碼的性能與最佳化設計。 具體地說，本項目系統研究了噪聲信道上空間耦合Rateless碼的構造、最佳化以及低複雜度解碼問題。採用疊加編碼和同構理論等代數方法，提出了幾種高性能多元LDPC碼的構造方法；在此基礎上，提出了預編碼的Kite碼（一種物理層Rateless碼）以及一類新的多元速率兼容LDPC碼--多元Kite碼的構造方法，仿真結果表明多元Kite碼比二元Kite碼具有更好的性能；另外，多元Kite碼在噴泉通信的場景下，在所有碼率範圍內和有限長機制下，其平均可達速率逼近容量限。在解碼算法方面，針對多元LDPC短碼，提出了基於列表解碼的BP-LED兩階段解碼算法，獲得了接近最大似然解碼的性能；還提出了基於可靠度的疊代聯合檢測解碼算法，極大地降低了多元LDPC編碼調製系統的解碼複雜度。 我們還深入研究了一類空間耦合卷積碼及其滑窗解碼算法。詳細給出了滑窗解碼機制和原理，並且研究了性能與解碼複雜度之間的權衡策略。另外，我們通過打孔技術獲得了速率兼容的空間耦合卷積碼。仿真結果表明，在滑窗解碼機制下，可以獲得逼近容量限的性能，並且沒有出現錯誤平層。我們還提出了基於多元LDPC碼和乘性重複的多元分組馬爾科夫疊加傳輸（BMST）編碼方法，與滑窗解碼算法相結合可以用於面向連續流的低時延通信。 在面向高譜效傳輸方面，基於前面構造的多元碼，我們提出了多元LDPC編碼空間調製系統，提出了兩種基於Ungerboeck觀測模型的檢測簡化算法來實現對超奈奎斯特信號進行低複雜度的檢測。我們還將幾何成形和機率成形相結合，提出了一種簡單的新型星座成形技術，並將它推廣到使用多天線的空間調製系統，從而允許使用任意傳送天線數。