专题：新型调制编码技术

特邀策划人

西安电子科技大学通信工程学院教授、博士生导师,中国电子学会会士,IEEE 高级会员,现任中国电子学会信息论分会主任委员。 分别于1987 年和1990 年在西北电讯工程学院(现西安电子科技大学)获工学学士和工学硕士学位;2000 年在西安电子科技大学获通信与信息系统学科博士学位;2000—2003 年在香港城市大学作博士后;2005 年在美国加州大学戴维斯分校(UC Davis)作访问学者。 主持完成了国家“973”“863”计划项目以及“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项课题的研究工作。 2012 年荣获国家科技进步二等奖。 出版译著《信道编码：经典与现代》、专著《5G 移动通信中的信道编码》。 主要研究方向：信息与编码理论、编码调制技术、无线通信等。

毕业于西安电子科技大学信息与通信工程专业,获工学学士、硕士和博士学位,日本静冈大学联合培养博士,加拿大蒙特利尔大学博士后,先后任职西安电子科技大学副教授、蒙特利尔大学及麦吉尔大学高级研究员。 现任华侨大学教授,中国电子学会高级会员,中国电子学会信息论专委会委员,IEEE 学会会员,长期担任国内外重要期刊及会议论文评审人。 主持完成国家自然科学基金面上项目和省自然科学基金面上项目等10 余项,参加国家和省部级项目10 余项。 主要研究方向：信道编码和物理层安全通信。

内容导读

现代通信系统的发展总是伴随着信道编码技术的突破与变革,例如在地面移动通信中,从2G 使用卷积码、3G 与4G 使用Turbo 码和多天线MIMO 编码,发展到5G 使用LDPC 码和Polar 码。 面向下一代移动通信系统,包括高效抗干扰数据链、无人机通信、与6G 融合的卫星通信等,研究新型编码调制方法是当前国际信息编码领域关注的重点,也是我国实现无线通信技术从跟跑、并跑到领跑的重大需求。我国已经正式启动6G 技术研发,IMT-2020 新技术工作组也已组织开展了新一代移动通信技术研究,新型编码调制仍然是其中一项关键技术。 目前,适用于数据信道的Polar 编码调制、低复杂度大维空时传输等还是具有挑战性的研究问题。 就编码技术本身而言,从Turbo 码的发明与LDPC 码的再发现以来,以逼近Shannon 容量限为目标的现代编码技术得到了快速发展,人们相继提出了多种稀疏图码、LDPC 卷积码、喷泉码和Polar 码等,最终获得了能够达到容量限的实用编译码方法。 在工程实践中,这些编码方法具有各自的特点和适用范围,需要根据应用场景、编码参数、时延、复杂度等要求综合选择。 为了更好地研究与应用这些新型编码方法,我们组织了本专题,主要讨论它们的编译码原理、高效译码算法、编码调制技术等。

论文“FEC 编码的空间调制方案综述”讨论了多天线系统中的空间调制技术,它在实现复杂度与系统谱效率之间提供了一种较好的折中。 该文系统论述了信道编码与空间调制相结合的相关技术方案,分析了它们的特点,并对空间调制中的问题及以后的研究方向进行了总结和讨论。

喷泉码最初是为了实现网络中理想的广播与多播传输而设计的一类纠删码。 对于给定的信息序列,喷泉码能够根据需要产生任意多的编码比特,因此也称为无速率(rateless)码。 论文“无速率编码及其应用综述”系统介绍了几种无速率码的编译码原理与研究状况,包括LT 码、Raptor 码、在线喷泉码和BATS 码,讨论了它们在无线网络以及分布式计算等场景中的应用潜力。

Polar 码已被3GPP 采纳为5G 控制信道编码方案,但是目前其HARQ 传输方法还不够灵活,低时延译码算法与用于迭代接收机的软输出算法还需要研究。 论文“极化码混合自动请求重传技术综述”面向数据信道的编码需求,介绍了Polar 码速率适配方案和几种典型的Polar 编码HARQ 技术方案,总结了其关键技术及未来研究方向。 论文“5G 通信中的极化码在高阶调制下的应用”基于3GPP 5G编码标准中给出的Polar 码极化重量构造方法构造了Polar 码,并与高阶调制技术相结合,仿真给出了误码性能。 论文“SCMA 场景下的极化码编解码方案改进研究”针对SCMA 场景下的Polar 码编译码方案,提出了2 种降低译码复杂度的方法,并基于简化的SCAN 算法改进了迭代联合检测译码算法。

LDPC 卷积码可以看作是将一些标准LDPC 分组码以链的形式耦合在一起而得到的,因而也被称为空间耦合LDPC(spatially-coupled LDPC,SC-LDPC)码,它可以通过基于滑窗结构的迭代译码器进行译码,适宜于不需要将数据分块的连续数据传输系统。 论文“空间耦合LDPC 码在AWGN 信道下的性能分析”对SC-LDPC 码的构造及其置信传播译码算法进行了阐述,并在AWGN 下进行了性能仿真和分析。

连续相位调制是一种带宽有效编码调制技术,具有较高的功率效率与频谱效率。 论文“一种高效的串行级联非递归GMSK 系统设计”针对LDPC 编码的串行级联GMSK 系统,提出了一种利用少量(低至2 个)导频符号辅助的准相干解调算法,可以达到接近于相干解调的性能。

综上所述,本专题能够反映LDPC 分组码、空间耦合LDPC 码、无速率码和Polar 码等新型编码传输技术的当前研究状况,希望能够给广大读者提供有益的启示和参考。 衷心感谢各位作者精心撰稿!