中山大学电子和信息工程学院的陈立教授团队在中短码研究领域取得了令人瞩目的新突破,成功设计出一种性能卓越的新型中短码——U-UV码,这一研究成果不仅标志着我国在信道编码技术上的又一次重大提高,更为未来超高可靠低时延通信(URLLC)的应用场景提供了有力支撑。
陈立教授团队长期致力于信道编码学说和技术的研究,特别是在中短码设计和高效译码方面取得了多项重要成果,中短长度信道编码,其码长介于几十到一千比特之间,凭借其低时延甚至低功耗的译码能力,成为了确保“智能互联”的决定因素技术,并受到了学术界和工业界的广泛关注,由于码长的限制,中短码在纠错能力上普遍存在不足,设计出具有优异纠错性能的中短码成为了编码领域的研究热点。
面对这一挑战,陈立教授团队另辟蹊径,通过结构化编码构造出性能优异的中短码,他们巧妙地将一系列短的分量码按照特定结构进行耦合,形成了一种独特的中短码——U-UV码,这种编码方法使得分量码的译码经过能够相互协作,充分利用彼此的先验信息,进而提高了中短码的整体纠错能力,有效弥补了因码长限制而导致的码距较小的难题。
值得一提的是,U-UV码的构造灵感来源于典范编码案例,包括多层编码的逐次消元译码技术,以及美国学者Morris Plotkin在1960年提出的二元编码构造方式,也被称为(U | U + V)构造(U-UV是(U | U + V)的简化表达),陈立教授团队在此基础上进行了创造,成功地将这一学说应用于实际的中短码设计中,从而取得了突破性的进展。
为了验证U-UV码的性能,陈立教授团队进行了大量的实验和仿真,他们发现,U-UV码不仅拥有出色的纠错能力,还兼具低时延和灵活编译码的特性,在相同的SCL译码参数下,U-UV码的性能优于CRC-polar码等其他已知的中短好码,这一结局充分证明了U-UV码在支撑URLLC工业场景方面的巨大潜力。
U-UV码的纠错能力超越了包括BCH码、咬尾卷积(TBC)码以及CRC-polar码等在内的多种中短码,在实验中,团队对比了(504, 250)U-UV码和(512, 254)CRC-polar码、(512, 256)TBC码的性能,结局显示U-UV码在纠错能力上明显优于其他两种码,同样地,在对比(252, 139)U-UV码和(256, 140)CRC-polar码、(255, 139)BCH码的性能时,U-UV码也展现出了更强大的纠错能力。
除了纠错能力外,U-UV码还具有一些未来通信所需的优良特性,U-UV码的码长和维度可以通过调整构造层数来灵活改变,而这种改变并不会影响编译码的计算逻辑,从而简化了硬件实现,这使得U-UV码成为一种弹性编码,能够支持更为灵活的编码传输需求,和极化码的SC和SCL译码方式不同,U-UV码采用逐块译分量码的方法,显著降低了译码时延,为实现最低时延译码提供了也许。
为了进一步提高U-UV码的设计和译码效率,陈立教授团队还提出了等(分量码)错误概率准则,用于调整分量码码率,并提出了低复杂度的SCL译码方法,这一方法结合了OSD译码跳阶技术和SCL译码剪枝技术,进一步降低了U-UV码的译码复杂度,使其更接近于实际应用。
陈立教授团队正致力于通过代数等手段进一步降低分量码的译码复杂度,并开展多元U-UV码的研究,旨在进一步拓展其应用范围,他们相信,随着技术的不断提高和研究的深入,U-UV码有望在未来的通信体系中发挥更加重要的影响。
陈立教授作为中山大学电子和信息工程学院的重要成员,不仅在学术界表现出色,还积极参和国际学术会议的组织职业,他曾任IEEE信息论研讨会(ITW)的大会共同主席,并在多个国际极致会议上发表论文,此次U-UV码的研究成果也分别发表在了信号处理和通信领域的国际极致期刊IEEE Transactions on Signal Processing和国内权威期刊China Communications上,充分展示了陈立教授团队在信道编码技术领域的深厚实力和创造能力。
展望未来,随着无线通信技术的飞速进步,越来越多的创造应用如工业自动化、无人驾驶、聪明医疗和扩展现实等正逐渐成为现实,在这些应用中,信道编码技术将发挥着至关重要的影响,陈立教授团队所设计的U-UV码凭借其卓越的性能和优良的特性,有望在未来的通信体系中发挥重要影响,为构建更加高效、可靠和智能的通信网络贡献力量。
大家也期待陈立教授团队能够在未来的研究中继续取得更多突破性的成果,为推动我国乃至全球的通信技术进步做出更大的贡献,他们的努力和创造灵魂不仅值得大家进修和借鉴,更为大家树立了榜样和标杆,让大家共同期待他们在未来的研究中创新更多的巅峰!