基于空间耦合码的比特交织编码调制迭代检测系统研究
批准号:
62071131
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
方毅
依托单位:
学科分类:
信息论
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
方毅
中文摘要
如何面向新一代无线通信应用(如物联网、大数据存储)设计逼近信道容量的编码调制方案及低复杂度的检测译码算法是信道编码领域一个极具挑战性的难题。空间耦合码继承了原模图码和卷积码的优势,拥有简单的编译码结构和优越的纠错性能,故受到了广泛关注。本项目拟在非遍历性慢衰落信道中对基于咬尾型空间耦合原模图码和高阶移相键控/正交幅度调制的比特交织编码调制迭代检测系统展开深入研究:1)提出系统中断限分析理论,并设计满分集调制策略和高效星座图方案;2)提出分散型外信息转移理论,分析有限长空间耦合码的收敛和纠错性能;3)提出准循环复合咬尾型空间耦合原模图码构造算法和不等保护比特交织方案,触发波状收敛并获得逼近中断限的有限长性能;4)提出新颖的虚拟截断边界构建方法和改进型滑动窗口译码算法,提升译码速度和性能。相关成果可丰富空间耦合原模图编码调制理论体系,并为新一代无线通信应用提供一种更高频谱效率的物理层传输技术。
英文摘要
How to design capacity-approaching coded modulation schemes and their corresponding low-complexity detection/decoding algorithms for the next-generation wireless-communication applications (e.g., internet of things (IoT), big-data storage) is an extremely challenging issue in channel-coding community. Spatially coupled protograph (SC-P) codes, which inherit the advantages of both protograph low-density parity-check (LDPC) codes and convolutional codes, possess not only simple encoding and decoding structures but also excellent error performance, and therefore have attracted a significant amount of research attention in recent years. This project plans to carry out an in-depth investigation on the tail-biting (TB) SC-P-code-based bit-interleaved coded modulation (BICM) systems with high-order phase-shift keying/quadrature amplitude modulation (PSK/QAM) and iterative detection (ID) over non-ergodic slow-fading channels. Specifically, 1)we put forward an outage-limit analysis theory, a full-diversity modulation strategy, as well as a high-efficiency constellation design scheme for the TB-SC-P-code-based BICM-ID systems;2)we propose a scattered extrinsic information transfer (S-EXIT) theory to analyze the convergence and error performance of finite-length TB-SC-P codes;3)we conceive a new construction algorithm to formulate a type of quasi-cyclic (QC) composite TB-SC-P codes and an unequal-protection bit interleaving scheme to trigger the wave-like convergence and accomplish outage-limit-approaching finite-length performance;4)we develop a novel virtual-termination-boundary creating method and an enhanced windowed belief-propagation (BP) decoding algorithm to boost the decoding speed and performance. The expected results not only can enrich the theory of SC-P coded modulation, but also can provide an excellent physical-layer transmission technique with higher spectral efficiency for the next-generation wireless communication applications.
如何面向新一代无线通信应用设计逼近信道容量的编码调制方案及低复杂度的检测译码算法是一个极具挑战性的难题。空间耦合码继承了原模图码和卷积码的优势,拥有简单的编译码结构和优异的纠错性能,故受到了学术界的广泛关注。与现有方案相比,基于空间耦合码的编码调制方案更有潜力成为提高实际无线通信系统可靠性的备选技术。然而,传统工作大部分都是对空间耦合码和调制方案进行分离设计,鲜有关于空间耦合原模图码及其高阶编码调制方案联合设计的报道。. 本项目对基于空间耦合原模图码的比特交织编码调制迭代检测系统展开深入研究:1)面向慢衰落无线通信场景,提出了中断限分析理论和分散型外信息转移理论,并设计了高效星座图方案、高可靠空间耦合码及快速收敛检测译码算法,获得了逼近中断限的性能;2)面向加性高斯白噪声信道,设计了基于空间耦合原模码的非规则映射BICM-ID架构,并提出了自适应非规则映射方案,改善了系统的频谱效率;3)面向可见光通信场景,提出了基于原模图码和颜色键控的BICM-ID方案及深度学习辅助的检测算法,提升了信息传输可靠性和速率;4)面向多输入多输出可见光通信场景,提出了基于新型广义空间调制和局部停止联合检测译码的BICM-ID方案,提升了系统吞吐量,并降低了译码时延。5)面向物联网通信场景,提出了多维度索引辅助的差分混沌编码调制方案,增强了系统的抗干扰和抗噪声鲁棒性。. 在该项目的支持下,已发表学术论文61篇,其中SCI论文49篇,EI论文12篇,授权美国发明专利3件,中国发明专利15件。在所发表的SCI论文中,包含IEEE汇刊论文30篇,IEEE快报短文15篇,ESI热点/高被引论文5篇。以第一完成人获得中国电子学会自然科学三等奖1项,培养博士生2人,硕士生7人。. 相关成果可丰富空间耦合原模图编码调制理论体系,并为新一代无线通信应用提供一种更高频谱效率的物理层传输方案。
原模图LDPC编码理论与方法
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:100.0万元
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批准年份:2022
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负责人:方毅
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依托单位:
中继传输架构下的新型信道编码理论研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:方毅
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依托单位:
面向多中继通信系统的可靠性编码与调制技术研究
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批准号:61771149
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项目类别:面上项目
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资助金额:67.0万元
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批准年份:2017
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负责人:方毅
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依托单位:
面向下一代无线通信系统的多进制原模图LDPC码的优化设计与性能分析
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批准号:61501126
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2015
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负责人:方毅
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依托单位:
国内基金
海外基金