[发明专利]物联网中联合极化编译码的混合自动重传请求方法

权利要求书

1.一种物联网中联合极化编译码的混合自动重传请求方法，其特征在于：在物联网通信场景下，首次发送端发送的信息包在循环冗余校验CRC编码后直接经过调制送入通信信道，接收端对接收信号解调，并进行CRC校验；若接收端未检测出错误，反馈确认ACK信号并开始新一包传输；若首次传输出错，接收端反馈非确认NACK信号，发送端对上一次未正确接收的信息包采用极化码编码和译码传输；若译码失败，则进行2级联合编译码，即从上一次传输失败的信息包中选出信息与新的信息包联合编码，在接收端执行联合译码；并在上述过程中，对首次传输的信息包大小、重传信息率参数优化，使得接收端的吞吐量最大；

具体的传输过程包括以下步骤：

(1)在第一次传输中，发送端对包含K个信息比特的信息包s₁进行CRC编码，附加L_CRC个校验比特后组成数据包m_[1]，对数据包缓存并调制后送入信道；接收端对接收信号解调并作CRC校验，若校验成功，通过反馈信道发送ACK信号，发送端确认后开始新的信息包的发送；

(2)若CRC校验失败，发送端对数据包执行码长为N的极化码编码，对码字调制后送入信道传输，在接收端执行极化码译码和译码结果的校验；若未检测到错误，开始新一轮的传输；

(3)若检测到译码错误，则缓存接收信号y₁，并反馈NACK信号，发送端通过筛选器从数据包m_[1]中选出ρN个比特与新的信息包s₂合并为一包s_[2]，ρ表示所选比特数占码长的比例；从前一次的数据包m_[1]中选择要重传的信息比特时，选取对象是ρN个可靠度最低的比特信道位置上的比特；

对联合包s_[2]执行CRC编码变为m_[2]，对m_[2]进行码长为N的极化码编码后发送至信道；接收端对接收信号y₂进行极化码译码，获得译码结果并对其作CRC校验，若校验出译码错误，则丢弃所有译码结果和缓存内容，返回到步骤(1)开始新一轮传输；

(4)若译码结果通过校验，则将译出的作为冻结位比特，与缓存的接收信号y₁进行极化码译码，得到数据包m_[1]中剩余信息比特的译码结果；并根据校验结果对译码结果保留或丢弃。

2.根据权利要求1所述的混合自动重传请求方法，其特征在于：所述步骤(3)中，从前一次的数据包m_[1]中选择要重传的信息比特时，选取对象是ρN个可靠度最低的比特信道位置上的比特；若需要下一次重传，对m_[2]极化编码时，m_[2]中包含的重传部分应置于ρN个最高可靠度的比特信道中传输。

3.根据权利要求1所述的混合自动重传请求方法，其特征在于：所述步骤(4)中，若第三次传输的译码结果通过校验，则执行联合译码，具体过程是将译出结果的作为已知的冻结位比特，与缓存的上一包接收信号y₁再次进行极化码译码，以获得数据包m_[1]中剩余信息比特的译码结果。

4.根据权利要求1所述的混合自动重传请求方法，其特征在于：在信息传输之前，根据信道条件对首次传输的信息包s₁的大小K、重传信息率ρ进行优化，优化结果存入二维表，实际传输时查表配置系统参数，使得系统吞吐量η达到最大；吞吐量定义式为：

其中，计算为

表示计算期望值，SNR_S,SNR₁,SNR₂分别表示首次传输和后续两次传输时的信噪比，PER(K；SNR_S)、PER(R；SNR₁/SNR₂)、PER(R,ρ；SNR₁)分别表示首次不编码传输、编码传输和联合译码的数据包错误概率，R＝K/N；PER(R,ρ；SNR₁)在HARQ中近似计算为

的计算式为

5.根据权利要求4所述的混合自动重传请求方法，其特征在于，优化流程的具体步骤为：

(1)估计系统的吞吐量；根据参数K、CRC校验比特长度L_CRC、极化码编码码率R、重传信息率ρ以及每轮传输的误包率PER估计吞吐量，其中误包率的估计利用高斯近似方法；

(2)将L_CRC、信噪比SNR和编码码长N设定为固定的参数值，在此条件下，η只与参数K和ρ有关；

(3)利用优化算法优化参数信息包s₁的长度K、重传信息率ρ；

(4)获得K和ρ的最优取值和η的最大值。