一种基于LDPC-Polar级联码的反射通信方法

本发明涉及反射通信，尤其涉及一种基于ldpc-polar级联码的反射通信方法。

背景技术：

1、本发明属于通信的技术领域，尤其是在反射通信中ldpc-polar级联码以应用于反射标签中，使反射通信的译码的性能更加优异，使译码的时延和复杂度得到降低。

2、反射通信由于其低能耗的特点，逐渐应用于物联网硬件的数据交互。反射通信系统主要由三部分组成：激励源、反射标签和接收器。反射标签接收来自激励源的射频信号，并通过改变其负载阻抗对其进行调制。然后，需要发送的数据被附到射频信号上并传输给接收器。从整个过程可以看出，标签需要做的是反射调整后的射频信号，而不需要产生自己的能量来发射信号，这就是反射通信超低功耗的原因；而反射通信由于其极低的功耗特点，让大规模物联网设备实现低功耗正常运行成为可能，但是由于反射通信在通信过程中不够稳定，这样会在一定程度上损耗物联网设备的使用效率，进而降低物联网设备的使用体验。

3、文献号为cn110289938b的专利文献公开一种基于码分多址的多无源反射标签接入系统及控制方法，包括：多个无源反射标签、激励源和接收器；该系统实现了在包含多个无源反射标签的无源反射通信系统中，用码分多址来实现多个节点同时传输。但其同时也存在反射通信在通信过程中不够稳定，在一定程度上会损耗物联网设备的使用效率，进而降低物联网设备的使用体验的问题。

4、将ldpc码和polar码级联使用，可以结合ldpc码的高效解码性能和polar码的极化特性，实现更强的错误更正能力和更高的编码效率。本发明采用ldpc-polar级联码与反射通信的结合，可以处理高级别错误更正需求，又能适应物理环境限制的通信策略。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于ldpc-polar级联码的反射通信方法，解决现有反射通信在通信过程中不够稳定，在一定程度上损耗物联网设备的使用效率，降低物联网设备的使用体验的问题。

2、本发明实施例提供一种基于ldpc-polar级联码的反射通信方法，包括：

3、s1、激励源发射原始信息序列到反向散射标签；

4、s2、反向散射标签动态生成编码矩阵，反向散射标签利用编码矩阵对原始信息序列进行ldpc-polar级联码编码调制；

5、s3、编码后的信息序列反射到接收端；

6、s4、接收端对信息序列进行解调，获取接收序列，使用ldpc-polar级联码译码算法对接收序列进行解码，反射通信接收器获取标签信息序列；

7、其中，原始信息序列混合有crc校验码。

8、可选地，所述对原始信息序列进行ldpc-polar级联码编码调制时，先进行polar外码编码，再进行ldpc内码编码。

9、可选地，所述进行polar外码编码时，polar外码码长为n，信息位为k，对原始信息序列进行polar外码编码，包括公式：

10、

11、其中，为信息序列，为编码序列，gn为polar码生成矩阵；

12、gn的表达公式为：

13、

14、其中，bn为实现比特反序重排操作的排序矩阵，为克罗内克积，f2为极化码的核心矩阵，n为polar码码长，n是满足n＝2n的整数，代表对f2进行n次克罗内克积；

15、f2表达公式为：

16、

17、其中，f2为极化码的核心矩阵。

18、可选地，所述进行ldpc内码编码时，ldpc内码码长为m，信息位为s，校验位为p，此时s＝n,即外码码长为内码信息位长度，对原始信息序列进行ldpc内码编码，包括：

19、对ldpc码校验矩阵h进行行列式变换，将校验矩阵h划分为h1和h2，公式为：

20、h＝(h1,h2)       (4)

21、

22、对h2进行lu分解，将h2分解为一个下三角矩阵l和一个上三角矩阵u的乘积，公式为：

23、h2＝lu        (6)

24、获取ldpc码校验位p，公式为：

25、

26、p＝-u-1l-1h1s       (8)

27、其中，s为信息位，p为校验位，校验位p和信息位s一起构成ldpc内码码字。

28、可选地，所述s4包括步骤：

29、s41、接收端对极化码进行解调，获得接收信息序列；

30、s42、将接收信息序列进行ldpc码的bp译码，得到长度为n的llr信息序列；

31、s43、将ldpc码bp译码后得到的信息序列进行polar码的scl译码；在scl译码输出前，通过crc校验位对scl译码产生的l条候选路径进行筛选；如果路径通过crc校验，则输出译码结果，如果路径没有通过crc校验，则输出scl译码结果。

32、可选地，所述ldpc的bp译码包括：

33、s43a、生成一个空序列集合

34、

35、其中，第i步译码候选序列集合为候选的序列的个数为

36、s43b、连续进行估计比特，获取表示为：

37、

38、其中，i＝1,2,...,n为比特索引值，ui取值分别为0或1，表示为译码结果。s43c、计算每个的概率为：

39、

40、s43d、计算比特条件概率为：

41、

42、其中，w()为信道概率函数，是指在第i步的极化信道，这个信道反映了i位上信号的可靠性，表示码字的长度；

43、s43e、指示函数1b，当满足条件时值为1，此时候选序列扩增两倍，若保留其l个概率最大的候选序列，其他的舍弃，对每个候选序列删除掉的

44、s43f、将候选序列进行重新编码，然后逐个求似然概率，最终的序列估计选候选序列中概率最大的，公式为：

45、

46、其中，w()是信道概率函数，gn是生成矩阵；

47、s43g、对步骤s43f选出来的每一条候选路径进行crc校验；移除所有未通过crc校验的路径；如果有多条路径通过crc校验，选择具有最高后验概率的路径作为最终的译码结果；如果路径没有通过crc校验，则最终输出的是scl译码结果。

48、本发明的有益效果：

49、本发明基于ldpc-polar级联码的反射通信方法，将ldpc码和polar码级联使用，可以结合ldpc码的高效解码性能和polar码的极化特性，实现更强的错误更正能力和更高的编码效率。同时在ldpc-polar级联码中，由于内码ldpc码是线性分组码且码长也达到了一定要求，所以抗突发错误的性能比较优良，且不需要在外码与内码之间对信息序列进行交织的处理。同时，ldpc-polar级联码与反射通信的结合，能够处理高级别错误更正需求，又能适应物理环境限制的通信策略，反射通信在通信过程中能够保持稳定，降低物联网设备的使用损耗，提高对物联网设备的使用体验。