一种抗间断性反射通信方法和系统

摘要

本发明公开了一种抗间断性反射通信方法和系统，其中方法包括以下步骤：S1，对发射端的原始信息序列进行CRC校验码混合，得到包含有CRC校验码的信息序列；S2，应用随机交织器对添加CRC校验码的信息序列进行交织处理；S3，对交织处理后信息序列进行极化编码并进行调制发射；S4，接收端在接收到发射端的信号后进行解调并使用CA‑SCL解码算法进行解码，在解码过程中，对每一步解码出来的结果都进行CRC校验，只将通过CRC校验的解码结果作为正确结果输出，对于有多个通过CRC校验的解码结果，取其中路径权值最小的作为最终结果输出；S5，将输出的信息序列进行解交织。本发明有效的提高物联网设备远距离通信时的可靠性，解决了远距离反射通信中的信号间断性问题。

说明书

技术领域

本发明涉及反射通信领域，特别涉及一种抗间断性反射通信方法和系统。

背景技术

随着物联网(IoT，Internet of Things)的快速发展，越来越多的物联网 设备进入日常生活中，方便人们日常生活的同时，也为社会发展作出不可或缺 的贡献。伴随着5G通信技术的快速发展，在今后的生活中物联网设备的数量将 呈现出指数级上升的趋势。面对如此庞大的物联网设备所形成的网络，设备间 如何进行高效稳定的通信，是目前保证物联网设备高效工作的主要问题，否则， 设备间无法形成良好的信息通信交换网络，这将极大地降低物联网所带来的服 务体验。虽然物联网设备可以给人们的日常生活带来诸多便利，但是由于物联 网设备数量庞大且功耗较高，这也使得物联网设备组网时必须解决功耗过高的 问题。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。而极化码 由于其特殊的信道极化特性，可以以此为基础来提高物联网设备的通信稳定性， 实现基于极化码的稳定的反射通信系统成为可能。

信道极化：信道极化现象是极化码中的特有现象，包括信道联合于信道分 裂两个部分。当合并信道的数目趋于无穷大时，则会出现极化现象：一部分信 道将趋于无噪信道，另外一部分则趋于全噪信道，这种现象就是信道极化。无 噪信道的传输速率会达到信道容量I(W)，而全噪信道的传输速率趋于0。极化码 的编码策略正是应用了这种现象的特性，利用无噪信道传输用户的有用信息， 全噪信道传输约定的信息或者不传信息，码长N越长，信道极化现象越明显。

信道联合与分裂：信道合并是对N个独立的二进制离散信道W使用递归方 式生成信道W

信道分裂过程是将由N个独立二进制离散无记忆信道合并而成的信道W

极化编码：利用极化现象构建的编码可以达到对称容量I(W)，称之为极化编 码(Polar Coding)。极化编码的基本思想是：只在

极化码的编码步骤一般分为三步：

1.计划信道可靠性估计。例如：对于二进制可擦除信道，它的信道可靠性估 计可以通过巴氏参数法来判定，对应的巴氏参数法计算式如下：

2.比特混合。这一步的规则是：选择可靠性最大的K个分裂子信道传输消息 比特，其他分裂子信道传输冻结比特。这一步的输出即为编码的原始比特

3.构造生成矩阵。生成矩阵表示为

CRC-Polar级联编码：将数据比特为(u

自适应CA-SCL解码：CA-SCL解码算法是一种循环校验码辅助下连续消除列 表解码算法，这种算法是基于连续消除解码算法基础上进行改进后的解码算法， 可以在很大程度上降低解码的复杂度，同时保持非常好的解码性能。这种算法 可以CRC校验的结果自动调整保留路径数目，从而达到更好的解码效果。自适 应CA-SCL解码算法的过程如下：

1.首先使用CRC-Polar级联编码对原始信息序列进行编码；

2.先使用SC(Successive Cancellation)解码器解码接收到的信号，如果 解码的结果通过了CRC校验，则译码成功；如果SC解码器解码出的结果没有通 过CRC校验，则选用L＝2的CA-SCL解码器重新对同样的接收信号进行解码；

3.如果列表数为L的CA-SCL解码器存在解码结果能够通过CRC校验，则解 码成功；否则，令L←2L，重新用CA-SCL解码器对同样的接收信号进行解码；

4.重复上面的过程，直到有解码结果可以通过CRC校验，或者L超过给定 的最大值。

交织器：交织器通常是对输入的原始信息序列进行随机置换后从前向后读 出。交织使编码产生随机度，使信息码随机化、均匀化，它只起着对信息码重 量整形的作用。在译码端，对于某一个子译码器来说不可纠正的错误事件，交 织后在另一个译码器被打散，成为可纠正差错。常见的交织器有：线性交织器、 伪随即交织器和卷积交织器等。

发明内容

为了解决现有问题，本发明提供了一种抗间断性反射通信方法，具体方案 如下：

一种抗间断性反射通信方法，包括以下步骤：

S1，对发射端的原始信息序列进行CRC校验码混合，得到包含有CRC校验 码的信息序列；

S2，应用随机交织器对添加CRC校验码的信息序列进行交织处理；

S3，对交织处理后信息序列进行极化编码并进行调制发射；

S4，接收端在接收步骤3中处理后的信号后进行解调并使用CA-SCL解码算 法进行解码，在解码过程中，对每一步解码出来的结果都进行CRC校验，只将 通过CRC校验的解码结果作为正确结果输出，对于有多个通过CRC校验的解码 结果，取其中路径权值最小的作为最终结果输出；

S5，将输出的信息序列进行解交织。

优选的，所述步骤4中对基于CRC辅助编码后得到的信息序列进行解码的步 骤包括：

SA1，使用SC——Successive Cancellation解码器解码接收到的信号；

SA2，如果解码的结果通过了CRC校验，则译码成功；如果SC解码器解码 出的结果没有通过CRC校验，则进入步骤A3；

SA3，选用L＝2的CA-SCL解码器重新对同样的接收信号进行解码；

SA4，如果列表数为L的CA-SCL解码器存在解码结果能够通过CRC校验， 则解码成功；否则，进入步骤A5；

SA5，令L←2L，重新用CA-SCL解码器对同样的接收信号进行解码；

SA6，重复上面的过程，直到有解码结果可以通过CRC校验，或者L超过给 定的最大值，最后对解码出的信息序列进行解交织即可得到解码后的信息序列。

本发明揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机 程序运行后，执行如上述的抗间断性反射通信方法。

本发明揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有 计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述的抗间 断性反射通信方法。

优选的，一种抗间断性反射通信方法的系统，包括发射端、反射端以及接 收端；

所述发射端为5g信号发射基站，且所述发射端用于发射所述反射端所需的 5g或其他无线信号；

所述反射端包括交织器模块、极化编码模块以及调制发射模块；所述反射 端用于将所述反射端采集或者需要传递的信息进行编码处理并反射给接收端；

所述接收端集成于所述发射端，且所述接收端包括解调模块、极化解码模 块、解交织模块；所述接收端用于接收所述反射端处理并传输的信息序列后进 行再次处理；

所述交织器模块用于对添加CRC校验码的信息序列进行交织处理；

所述极化编码模块用于交织处理后的信息序列进行极化编码；

所述调制发射模块用于将极化编码后的信息序列从所述反射端发射出去；

所述解调模块用于将从所述反射端接收的信息序列进行解调；

所述解码模块用于将解调后的信息序列进行解码；

所述解交织模块用于将解码后的信息序列进行解交织，得到所需的信息序 列。

本发明的有益效果在于：

本发明的技术方案使用交织器对混合了CRC校验码的原始信息序列进行交 织，并将交织后的信息序列再进行极化编码，用这种联合了交织器与CRC校验 码的方式可以在很大程度上减少编码-传输-译码过程中出现的误码信息，并且对 因信号间断而产生的位信息缺失有一定程度上的抵抗，可以在一定程度上降低 因激励源信号间断对接收端解码出的信息的准确性的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描 述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的解码流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，一种抗间断性反射通信方法，包括以下步骤：

S1，对发射端的原始信息序列进行CRC校验码混合，得到包含有CRC校验 码的信息序列；

S2，应用随机交织器对添加CRC校验码的信息序列进行交织处理；

S3，对交织处理后信息序列进行极化编码并进行调制发射；

S4，接收端在接收步骤3中处理后的信号后进行解调并使用CA-SCL解码算 法进行解码，在解码过程中，对每一步解码出来的结果都进行CRC校验，只将 通过CRC校验的解码结果作为正确结果输出，对于有多个通过CRC校验的解码 结果，取其中路径权值最小的作为最终结果输出；

S5，将输出的信息序列进行解交织。

如图2，步骤4中对基于CRC辅助编码后得到的信息序列进行解码的步骤包 括：

SA1，使用SC——Successive Cancellation解码器解码接收到的信号；

SA2，如果解码的结果通过了CRC校验，则译码成功；如果SC解码器解码 出的结果没有通过CRC校验，则进入步骤A3；

SA3，选用L＝2的CA-SCL解码器重新对同样的接收信号进行解码；

SA4，如果列表数为L的CA-SCL解码器存在解码结果能够通过CRC校验， 则解码成功；否则，进入步骤A5；

SA5，令L←2L，重新用CA-SCL解码器对同样的接收信号进行解码；

SA6，重复上面的过程，直到有解码结果可以通过CRC校验，或者L超过给 定的最大值，最后对解码出的信息序列进行解交织即可得到解码后的信息序列。

本发明揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算机 程序运行后，执行如上述的抗间断性反射通信方法。

本发明揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存有 计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行如上述的抗间 断性反射通信方法。

一种抗间断性反射通信方法的系统，包括发射端、反射端以及接收端；

发射端为5g信号发射基站，且发射端用于发射反射端所需的5g或其他无线 信号；

反射端包括交织器模块、极化编码模块以及调制发射模块；反射端用于将 反射端采集或者需要传递的信息进行编码处理并反射给接收端；

接收端集成于发射端，且接收端包括解调模块、极化解码模块、解交织模 块；接收端用于接收反射端处理并传输的信息序列后进行再次处理；

交织器模块用于对添加CRC校验码的信息序列进行交织处理；

极化编码模块用于交织处理后的信息序列进行极化编码；

调制发射模块用于将极化编码后的信息序列从反射端发射出去；

解调模块用于将从反射端接收的信息序列进行解调；

解码模块用于将解调后的信息序列进行解码；

解交织模块用于将解码后的信息序列进行解交织，得到所需的信息序列。

本发明的技术方案使用交织器对混合了CRC校验码的原始信息序列进行交 织，并将交织后的信息序列再进行极化编码，用这种联合了交织器与CRC校验 码的方式可以在很大程度上减少编码-传输-译码过程中出现的误码信息，并且 对因信号间断而产生的位信息缺失有一定程度上的抵抗，可以在一定程度上降 低因激励源信号间断对接收端解码出的信息的准确性的影响。解决反射通信中 容易出现的通信过程不稳定、信号容易出现间断的问题。本发明使用随机交织 器以及CRC校验码辅助的方法，在这个流程方法的基础上，再应用CRC-SCL解 码算法降低解码的复杂度，提高解码后的信息准确性，使得信号在发射端发射 后到达接收端这一过程中出现的信号间断性对接收端解码后的信息准确性的影 响降低。通过这种方法，可以在一定程度上有效的提高物联网设备远距离通信 时的可靠性，采用这种组合方法来为解决远距离反射通信中的信号间断性问题 提供了一种可行的解决方案。

本发明还揭示了一种计算机可读存储介质，介质上存有计算机程序，计算 机程序运行后，执行上述的抗间断性反射通信方法。

本发明还揭示了一种计算机系统，包括处理器、存储介质，存储介质上存 有计算机程序，处理器从存储介质上读取并运行计算机程序以执行上述的抗间 断性反射通信方法。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种 解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、 或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、 框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功 能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。 技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的 实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑板块、模块、和电路可用 通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列 (FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或 其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微 处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控 制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理 器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其 他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由 处理器执行的软件模块中或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存 储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移 动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介 质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方 案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC 可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留 在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其 任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一 条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读 介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另 一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为 示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其 它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据 结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正 当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞 线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web 网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之 中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、 数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而 碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介 质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用 本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本 文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。 由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与 本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其 中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的 本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。