基于广义极化变换的无线传输理论研究

Polar code is a kind of capacity-approaching codes, which is a frontier direction of coding theory. In this project, we extend the idea of polar code to the polarization of signal transmission, named generalized polarization transform. We focus on the polarized transmission theory in wireless communication systems. At first, we will establish the theoretic framework of polarized transmission by analyzing the characteristics of wireless fading channel. Second, polar coded channel equalization techniques will be investigated based on the joint optimization methods. Third, based on generalized polarization transform, polar coded non-orthogonal multiple access will be explored. Finally, from the viewpoint of general channel polarization, we will design a series of new polar coded MIMO transmission schemes to achieve the relative channel capacity. By the research of this project, we can achieve a polarized transmission theory and an efficient design framework for polar coded communication systems, which will promote the application research of this new direction.

信道极化码是一种能够达到信道容量的构造性编码，是编码理论的前沿方向。本项目将极化码的设计思想推广到通信信号的极化传输，称为广义极化变换，主要研究无线通信系统中的极化传输理论。首先，通过分析无线衰落信道的动态时变特性，建立极化传输理论框架；其次，基于信道均衡与极化编码联合优化的设计思想，设计极化信道均衡与检测方案；然后，从广义极化观点出发，针对非正交多址系统，研究极化编码与多用户码本的联合优化；最后，从广义极化变换的角度出发，设计与优化MIMO系统中的极化传输方案，逼近MIMO信道的容量极限。通过本项目的研究，将建立基于广义极化变换的无线传输理论，提出较为完整的极化传输设计与优化框架，推动这个新方向的实用化研究。

信道极化码是编码理论的重大突破，开辟了信道编码技术的新方向。本项目将极化编码的设计思想推广到整体无线通信系统的优化，提出了广义极化变换的设计思想，建立了广义极化传输的理论框架。基于广义极化变换理论，本项目设计了极化非正交多址系统，将极化编码与非正交多址信号传输纳入到统一的理论体系，实现了联合优化。在广义极化变换理论指导下，设计了极化多天线系统，使信道编码、调制与多天线传输得以在统一的理论框架下进行联合设计优化。在极化信道检测方面，本项目代表性的成果有：提出了极化重量谱的概念，并设计了衰落信道下的极化码通用构造度量；通过对CRC极化码的最小汉明重量进行优化，提出了逼近有限码长容量限的CRC辅助混合译码算法。项目组取得了多项具有国际影响力的原创研究成果，共发表论文60篇，其中SCI收录36篇，EI收录24篇。申请专利17项，有力推动了这个新方向的实用化研究。