《無線中繼網路的聯合網路-信道編碼理論與設計方法研究》是依託西安電子科技大學，由李穎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無線中繼網路的聯合網路-信道編碼理論與設計方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李穎
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目針對多址接入無線中繼信道(MARC)模型，研究可逼近MARC的和容量的聯合網路-信道編碼理論及設計方法。首先利用隨機編碼思想和裝箱理論，研究採用校驗比特轉發中繼傳輸策略時MARC的容量區域及和容量限。然後，以逼近上述和容量限為目標，系統研究聯合網路-信道編碼理論及設計方法，包括基於多用戶聯合編碼的網路LDPC碼的編碼原理、適用於網路LDPC碼結構特點的廣義雙層高斯近似等簡化密度進化算法、對稱和非對稱高斯信道下網路LDPC碼的度序列最佳化設計理論，並將其推廣至衰落信道。最後，針對中繼節點解碼出錯的情況，研究適用於源節點-中繼節點信道特性的目的節點聯合軟輸出檢測-疊代解碼算法，以及非理想中繼條件下網路LDPC碼的修正設計理論，以改善目的節點的BER性能。通過本項目的研究，可為聯合網路-信道編碼設計提供一套系統的理論支撐，研究成果可套用於IMT-Advanced等多種未來移動通信系統中。
結題摘要
本項目從信息基礎理論、碼結構設計與最佳化以及接收端檢測算法等角度出發，系統研究了適用於無線中繼網路的聯合網路-信道編碼理論，取得了一系列的成果。首先，在信息基礎理論方面，推導了基於校驗比特轉發的正交多址接入中繼信道的和容量、基於互信息最大壓縮轉發方案的非正交多址接入中繼信道的和容量上界，並指出這一上界介於“最大流-最小割”速率上界和MMSE-CF可達速率和容量上界之間。我們還推導了干擾受限多址接入中繼信道的中斷機率，並分析了多向MIMO中繼信道的可達速率區域和分集-復用折中等。這些結果為具體方案的設計與最佳化提供了理論依據和目標。其次，以逼近和容量限為目標，系統研究了多址接入中繼場景下的聯合網路-信道編碼傳輸方案。針對正交多址接入中繼衰落信道，給出了一種廣義雙層EXIT Chart分析方法，基於此給出了適用於網路LDPC碼的度序列最佳化算法；以最小化錯誤機率為目標，提出了一種速率兼容網路LDPC碼的設計與度序列最佳化算法，仿真結果顯示，隨著刪余比特的增加，所設計速率兼容網路LDPC碼的性能增益也隨之增加；利用空間耦合的思想，給出了準循環網路LDPC碼的設計與構造方法，分析結果顯示，在疊代解碼過程中，所設計的碼具有更快收斂速度和更好的解碼性能；基於高斯近似算法原理，提出一種雙層延長LDPC碼的全局最佳化設計方法，即對上下層變數節點度分布進行整體最佳化，以達到信源到目的和信源到中繼兩條鏈路上的傳輸速率同時最大的目的，且實現複雜度較低。針對非正交多址接入中繼的場景，提出了一種聯合Turbo解碼的網路編碼算法，可以有效解決非正交多址接入傳輸時用戶間的干擾問題。針對中繼無法正確恢復源節點傳送數據的情形，提出了一種基於互信息最大準則的量化轉發策略，並給出一種次優實現算法，仿真結果顯示，所提的中繼轉發策略比基於Lloyd-Max量化轉發方案性能改善2dB左右。最後，在非理想信道下的信號檢測方面，針對解噪轉發策略中解噪映射實現複雜度高的問題，利用信號星座的對稱特性，提出一種低複雜度的新型的降噪轉發方法；利用頻率選擇性中繼衰落信道的特性，提出一種頻域過採樣檢測算法，可獲得額外的頻率分集增益。
