多码率码长兼容的多元LDPC码编码理论与技术

According to the progressive growth of various transmission scenarios and application requirements, this project aims at the physical layer technologies for the future broadband wireless communications. The main goal of our research is to build a systematic coding theory and technology for the rate-compatible and length scalable non-binary LDPC codes. Giving full consideration to the specific channel coding scenarios for 5G systems, we carry out the theory research and development about non-binary LDPC codes, such as the coding constructions, performance analysis, rate-compatible design and the hardware prototypes...We will focus on the performance analysis about the rate compatible non-binary LDPC codes and propose an efficient design methodology based optimization for multi-rates. The length scalable coding scheme and construction method will be studied, where the QC lifting with permutation matrix and shortening/puncturing process are designed to guarantee reliable transmission. Considering different requirements for various scenarios, we will investigate the novel HARQ transmission and coded modulation schemes using non-binary LDPC codes. Low complexity decoding algorithms for non-binary LDPC codes also are the important objects of our project, which can achieve a good tradeoff between the decoding performance and implementation complexity. In conclusion, this research program aiming at channel coding theory and technology is carried out to provide a solid theoretical foundation for future broadband wireless communications, which can be developed for various applications and ultra-reliable, high-performance transmissions.

本项目面向未来宽带无线通信中的物理层传输技术，充分考虑通信系统面临的日益增多的传输场景和差异化的应用需求，研究兼容多种码率码长，近香农限的多元LDPC码编码理论与技术。针对目前5G系统中的编码应用场景，围绕多元LDPC码构造理论，编码性能分析，码率码长兼容性设计，以及硬件实现等多个方面展开研究。..重点研究多码率兼容的多元LDPC码编码理论及对应的性能分析方法，并针对多码率优化问题，提出有效的矩阵优化设计方案；提出基于QC形式置换阵扩展的兼容多码长传输的多元LDPC码编码理论与构造方案，并融合打孔和截断保证数据有效可靠传输；研究联合多元LDPC码编码的新型HARQ传输和高阶调制方案，有效应对多种特定应用场景的传输需求。研究多元LDPC码的简化译码算法，较好的均衡译码性能和运算量。本项目将针对多样性的通信场景，超可靠的应用需求和高性能数据传输等特点，研究高效的信道编码理论与技术，为未来宽

本项目计划围绕多元LDPC码编码理论分析，码率/码长兼容的多元LDPC码构造，多元LDPC码的高效译码算法，以及基于多元LDPC码的重传编码调制技术等四个方向展开研究。项目研究整体目标是提出兼容多码率码长的多元LDPC码编码理论与技术，结合HARQ传输和高阶调制技术，提出新型高效的多元LDPC码构造方案，面向未来宽带无线通信系统，提供一种性能优异，稳定可靠，适应多种传输需求的物理层编码方案。. . 经过4年的项目研究，我们在多元编码理论方面提出一种新型的以短块长多元LDPC码为分量码的空间耦合多元编码技术以及相应的理论性能分析。新型的多元空间耦合编码可以通过对多元分量码的码率/码长以及耦合方式的参数设定，兼容多码率码长编码构造，同时可以实现局部和全局都接近性能最优的编译码。项目还结合高效的译码实现和门限分析方法，提出基于译码性能优先的编码调制优化技术，具体结合HARQ传输和高阶调制技术，应用深度学习和遗传演化等机制，可以高效优化多元LDPC码构造和编码调制星座设计。面向未来宽带无线通信系统，本项目能够提供基于空间耦合及其他级联方式的多元编码技术，支持多码率多码长兼容传输，且可实现局部和全局都接近最优性能的编译码方式。针对未来宽带无线通信系统多种个性化的传输需求，我们可以灵活的采用深度学习和遗传演化方法优化对应的编码调制设计，提供性能优异的适用于B5G及6G系统物理层编码调制方案。