[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

说明书

本发明公开了一种物联网中联合极化编译码的混合自动重传请求方法。在物联网通信场景下，首次信息包在CRC编码后直接经调制送入信道，若接收端未检测出错误，反馈ACK信号并开始新一包传输；若首次传输出错，接收端反馈NACK信号，发送端对信息包采用极化码编码和译码传输。若译码失败，则进行联合编译码，即从上一次传输失败的信息包中选出一定数量的信息与新的信息包联合编码，在接收端执行回退冻结方式的联合译码。并对信息包大小、重传信息率两个参数优化以获得最大吞吐量。本发明的传输机制简单有效，适用于物联网场景，能在保证物联网终端设备低功耗的条件下，有效改善系统的吞吐量。

技术领域

本发明涉及无线通信的信道编码技术领域，更具体地说，是一种物联网中联合极化编译码的混合自动重传请求方法。

背景技术

极化码是土耳其学者Arikan于2009年首次基于信道极化理论提出的一种新的信道编码方式，也是第一种能够通过理论方法证明能够达到信道容量的可构造编码方法。除了可达容量以外，极化码编码结构规则，具有出色的鲁棒性以及结构化的构造方式。

极化码编码的思想基础是信道极化。将待编码的N＝2ⁿ(n＝1,2,3...)个比特看作在对应的N个比特信道中传输，对这N个比特信道进行线性合并与拆分处理后，会出现“两级分化”的现象，即一部分比特信道的容量会趋近于“1”，该部分信道可靠度高，而另一部分比特信道的容量会趋近于“0”，该部分的信道可靠度降低。极化编码的思想是用可靠度高的比特信道传输信息比特，用可靠度低的比特信道传输固定的冻结比特，这些冻结比特在发送端和接收端都是已知的。待编码序列的编码过程可表示为其中，G_N是维度为N×N的生成矩阵。G_N可以表示为：B_N为N×N的行置换矩阵，对序列进行比特反序操作；为Kronecker算子。在极化码译码方面，连续消除(Successive Cancellation，SC)译码算法是由Arikan最早提出的一种译码算法。SC算法基于递归的思想来进行实施，用迭代的方式计算各比特信道的似然概率值，并且第i(1≤i≤N)个比特信道的似然概率值的获得需要用到之前的i-1个译码判决结果，然后对似然值进行硬判决实现译码。由于在码长不够长时，SC译码的性能并不理想，许多研究人员相继基于SC算法提出改进措施，完善译码算法。基于列表的SC(SC List，SCL)译码算法在SC译码方案的基础上，通过计算相应的路径度量值挑选出更多可能的译码路径，将原来SC算法单一的译码路径扩展到L条，再从这L条候选路径中选出路径度量值最大的一条路径作为译码输出，使得极化码的性能得以明显改善。循环冗余校验(cyclic redundancy check，CRC)辅助的SCL算法(CA-SCL)借助CRC对候选路径逐一检测，L条路径中通过CRC校验的路径被输出作为译码结果，从而提高了路径选择的正确概率，使译码性能进一步提升。在工程应用方面，极化码已经成为5G-eMBB(增强移动宽带)场景的控制信道编码方案。

在一些对延时不敏感通信系统中，混合自动重传请求(Hybrid Automatic RepeatreQuest,HARQ)是一种灵活有效的链路自适应传输手段，将前向纠错编码与重传机制相结合来提高系统的吞吐量。HARQ技术是在发送端和接收端之间利用反馈链路，将数据包是否被正确接收的确认信号(ACK)或非确认信号(NACK)反馈给发送端，然后发送端根据反馈信号，发送一包新数据或者按照设计的重传规则对前一次接收失败的信息重新编码后发送。HARQ技术已经被广泛用于已有通信系统，如WCDMA、LTE等系统。然而现有基于极化码的HARQ传输机制并不适用于物联网场景。基于Chase合并的HARQ重传控制简单，但吞吐效率低；基于增量冗余的HARQ虽然可获得较高的吞吐量，但由于重传控制复杂，计算复杂度高，存储空间大，硬件实现要求高，也无法很好地适用于终端设备低复杂度、低功耗的物联网应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种物联网中联合极化编译码的混合自动重传请求方法。