《非對稱物理層網路編碼機制設計與理論分析》是依託上海交通大學，由陳智勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非對稱物理層網路編碼機制設計與理論分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳智勇
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
物理層網路編碼技術是提高時頻資源復用度、提升網路容量的有效途徑。現有的物理層網路編碼研究較少考慮高階調製下非對稱傳輸和非理想接收等實際問題，阻礙其實際套用。針對以上問題，本項目擬研究基於分量碼協同、用戶比特協同、跨層協同的非對稱物理層網路編碼機制。具體概括為：（1）提出多級物理層網路編碼機制，從星座圖容量分析、分量碼設計、星座標識映射設計、編解碼級別順序最佳化等角度揭示制約多級物理層網路編碼性能的規律，闡明最優設計準則，分析其與基於比特交織編碼調製的物理層網路編碼的優劣；（2）探索將邊信息融合於編碼調製的物理層網路編碼機制，利用邊信息協同從根本上改變調製方式和碼字構造，可望同時獲取調製增益與編碼增益；（3）開展MAC層的無速率碼與PHY層的信道編碼和網路編碼的跨層協同設計，最佳化碼字結構和解碼架構，挖掘物理層網路編碼的信道自適應能力。相關成果將為物理層網路編碼技術在實際網路環境的套用提供參考。
結題摘要
本課題項目研究內容按照任務書計畫順利開展並圓滿地完成。具體工作可概括為三個方面： （一） 主要研究內容 （1）研究將多級編碼套用到物理層網路編碼，建立了多級物理層網路編碼收發機架構，並對該整套系統展開深入研究，包括分析制約其性能的因素、最優設計準則以及與其他機制的性能對比分析； （2）研究與設計從調製方式、碼字構造和網路編碼處理方式等三方面改變收發機架構的基於用戶比特協同的物理層網路編碼機制，提出一種融合邊信息的新型星座圖映射以及闡述其最佳化標準，並最佳化設計了融合邊信息於編碼後規則LDPC碼具有非規則性的碼字構造。 （3）研究基於網路編碼的輸入信道信號的最優分布，最大化信道可達速率。提出基於星座成型技術的物理層網路編碼機制，逼近傳送信號的最優分布。 （二）重要結果 （1） 共發表24篇學術論文，其中期刊論文10篇，屬於SCI 期刊源的IEEE國際期刊論文10篇，EI 刊源論文14 篇；（2）獲授權專利1項，申請發明專利8項目； （3）推導高斯信道下基於多級物理層網路編碼的可達速率，發現分量碼制約著多級物理層網路編碼的可達速率； （4） 揭示分量碼設計定理：中繼節點最優的解碼順序是首先解碼級別數比較多的用戶的私有級別，然後在解碼兩用戶共同的級別； （5） 設計新型星座圖，使得該星座圖每個星座點具有多個標識映射。在接收端，利用邊信息，在解調時去除每個星座點的冗餘標識映射； （6）發現並推導出給定一個規則LDPC碼，基於邊信息等效於一個非規則LDPC的度分布定理； （7）發現在物理層網路編碼下信道成形損失超過1.53dB。 （三）科學意義 （1）研究成果發表均在IEEE無線領域主流期刊和主流會議上，完善了物理層網路編碼的研究，受到了包括美國國家科學院、工程院院士、普林斯頓大學H.Vincent Poor教授，英國皇家工程院院士、英國南安普頓大學Lajos Hanzo教授等引用與關注； （2）研究成果同時也受到了受到包括華為技術有限公司在內的工業界高度關注，與華為技術有限公司聯合申請了相關發明專利2項，將研究成果套用到實際系統。
