信道极化码设计与优化理论研究

信道极化码是编码理论的新方向。本项目针对通信系统中普遍存在的极化现象，首先建立信道极化码有限码长的优化构造理论，然后设计极化编码调制与极化HARQ方案，接着基于压缩感知理论，设计实用化的极化信源编码方案，最后针对多用户编码设计实用化的新型多址接入方案。本项目从信道极化的统一角度出发，基于信道极化编码设计思想对这三类应用问题进行深入研究，从而能够揭示信道极化对通信系统优化的本质，建立基于信道极化的通信系统优化理论框架，对于通信系统的整体优化具有重要的理论意义与实用价值。

极化码(Polar code)是第一种能够达到信道容量的构造性编码方案，是信道编码理论近年来的重大突破。在极化码高性能译码算法设计、极化编码的HARQ机制设计方面，项目组取得多项具有国际影响力的原创研究成果，有力推动了极化码的实用化研究。.代表性成果1——首次提出堆栈译码算法(SCS).项目组首次提出极化码堆栈译码(SCS)算法，发表于国际知名学术期刊IEE Electronics Letters，采用堆栈存储机制，有效减少译码路径的重复搜索，极大降低了译码算法复杂度。由于显著的复杂度优势，这篇论文得到编辑部的重视，专门邀请项目组进行封内访谈(Inside View)，阐述论文的研究思想。.代表性成果2/3——提出列表译码(SCL)/混合译码(SCH)算法.首次提出了极化码的列表译码(SCL)算法，发表于IEE Electronics Letters，证明SCL译码算法的性能与ML性能接近，极大增强了极化码有限码长的性能。.项目组将SCL与SCS译码算法进行优化组合，提出了混合译码算法(SCH)，进一步丰富了极化码的高性能译码方案，发表于国际顶级学术期刊IEEE Trans. on Communications。.代表性成果4——首次提出CRC辅助SCL/SCS译码算法.首次提出CRC辅助SCL/SCS译码算法，发表于国际重要学术期刊IEEE Communications Letters，是极化码性能最佳的译码方案，使得极化码性能明显优于LTE系统Turbo码，为极化码的实用化奠定了重要基础。.代表性成果5——提出极化码的高性能凿孔方案与HARQ机制.项目组针对极化码的速率适配需求，提出了比特反序凿孔方案，发表在国际顶级学术会议ICC2013。该方案构造简单、性能优越，与现有3G/4G标准所采用的Turbo码相比，能够获得0.1~0.7dB的编码增益。项目组将该凿孔方案进一步应用于增量冗余的HARQ机制，发表在IEEE Communications Letters。.代表性成果6——在顶级学术期刊发表极化码综述论文.项目组对极化码的编码和译码进行了深入总结，提出了极化码的统一译码框架，该论文发表在通信领域顶级学术期刊IEEE Communications Magazine。这是该期刊在极化码领域收录的第一篇综述性文章，阐述了极化码编码理论、设计方法与发展方向。