若干多用户信道容量与编码调制问题研究

多用户信息论着重研究干扰，协作与反馈对于通信系统极限性能的影响，其中一个重要研究课题是分析多用户场景下的信道容量限（或区域）并设计高效的编码调制方案。本项目的主要研究内容涉及四个方面。1）反馈信道：主要分析与计算码间串扰信道的反馈容量限；2）干扰信道：主要分析与计算低信噪比条件下的容量区域；3）中继信道：主要研究基于信号星座协作的编码调制技术；4）广播信道：主要研究有多径衰落的无线广播信道的自适应编码调制技术。本项目的创新与特色之处包括：利用随机动态规划算法求解码间串扰信道的反馈容量的上下界；通过引入次用户接入容量和广义格码的新概念分析并计算干扰信道的容量区域；源节点动态地选择信号星座以匹配中继节点的传输信号进而获得性能增益；设计速率可连续变化的编码调制方案以适应无线衰落广播信道。项目选题取自多用户无线通信的实际问题，在已有的工作基础上进一步深入研究，有望得到兼具理论意义和实用价值的成果。

本项目的主要研究内容涉及反馈信道、干扰信道、中继信道和广播信道四个方面。重点要分析多用户场景下的信道容量限（或区域）并设计高效的编码调制方案。在项目执行过程中，研究内容基本上按照原计划执行。在分析多用户场景下的信道容量限方面，主要研究了以下内容：一、复杂码间串扰信道的反馈容量问题，利用随机动态规划计算其反馈容量限。二，复杂编码环境下次用户可达容量问题。三、复杂编码和高阶调制场景下的可接入容量。四、单码约束下中继信道的信道容量。在设计高效的编码调制方案方面，主要研究了以下内容：一、基于无码率码的编码调制系统，对Kite码提出了3种有效改进方法，针对大数逻辑可译LDPC码提出了一种普适的自适应译码算法，提出了一种新的信源信道联合编码系统。二、复杂场景下的同步译码技术。我们提出了两种基于多元LDPC译码信息的联合迭代同步译码算法。三、提出了一种新型高效的编码调制方案—分组马尔可夫叠加传输(block Markov superposition transmission，BMST)。它可以在线配置任意给定码长、任意码率，满足任意给定误码率，在AWGN信道上有逼近容量的性能。四年来，项目组发表国际国内重要期刊论文20篇、会议论文23篇，会议特邀报告1 次，申请专利8项（其中已授权2项）。本项目研究成果对下一代无线通信系统的设计和分析具有重要的理论意义和实用价值。