基于预编码的新型迭代可译码研究

以Turbo码的发明为起点，迭代可译信道编码已经历经了10多年的研究，取得了丰硕的研究成果。然而，当前研究还存在两方面不足：1)对于无限长LDPC码，为了逼近容量限，最大变量节点度数一般很大，这就增加了实际系统的实现难度；2）分析和设计工具主要针对无限长码，而实际通信系统只能采用有限长码。本项目旨在研究预编码迭代可译码，以期能较好解决上述两方面不足。主要研究内容包括：采用EXIT图技术对基于预编码的迭代可译码进行优化设计；研究基于预编码迭代可译码的速率兼容码；研究有限长预编码迭代可译码的优化设计等。本项目的研究成果不但对迭代可译码的研究具有一定理论意义，而且能够为各种通信系统提供性能优良的码型。

以Turbo码和LDPC码为代表的现代迭代可译码是一类能够在多种信道下逼近信道容量限的好码。目前，已经有许多通信系统标准采纳了Turbo码和LDPC码作为信道编码方案，如3GPP、DVB-S2、IEEE802.16e(WiMax)、IEEE802.11n(WiFi)以及我国的数字地面电视标准。针对实际通信系统需求（如时延和实现复杂度），如何进一步优化迭代可译码是一项既有理论意义又有实用价值的非常值得研究的课题。预编码技术正是一种能够通过增加很低的编译码复杂度来改善现有迭代可译码性能的有效工具。本项目围绕预编码技术开展了一系列研究，取得了一些重要成果，较为圆满地完成了项目预期目标：超额完成论文发表目标；项目组的3名博士顺利毕业，获得博士学位；与澳大利亚的同行建立了联系，探讨预编码迭代可译码在某些通信领域的设计和应用。目前取得成果中具有代表性的有两项：1）逼近Shannon容量限的预编码Turbo码：提出了一类预编码Turbo码，设计了离Shannon限在0.1dB内的1/2码率预编码Turbo码。这项成果能够以很低地额外编译码复杂度大大改善现有Turbo码的性能。2）预编码级联Zigzag码：该类码具有许多优良特性，如线性编译码复杂度、速率可变、码优化简单。此外，在很大的码率范围[0.5,1)内，该类码的threshold都非常逼近Shannon容量限。