基于极化码的抗频偏通信方法、装置、系统及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于极化码的抗频偏通信方法、装置、系统及介质，属于无线通信领域，方法包括：接收待解调信号，并生成L个归一化频率呈等差分布的复指数信号，L为大于1的整数；将待解调信号分别与各复指数信号相乘，得到相应的L个频偏预补偿符号；根据待解调信号的调制方式，分别对各频偏预补偿符号进行解映射，得到相应的L个待译码候选序列；利用极化码SCL译码器对L个待译码候选序列进行同时译码，并输出度量值最小的码字作为译码结果，度量值用于表征当前待译码比特对应译码结果的对数似然信息。提升无线通信接收机对频偏的抵抗能力，降低频率同步开销，简化接收机设计。简化接收机设计。简化接收机设计。

【技术实现步骤摘要】
基于极化码的抗频偏通信方法、装置、系统及介质


[0001]本专利技术属于无线通信领域，更具体地，涉及一种基于极化码的抗频偏通信方法、装置、系统及介质。

技术介绍

[0002]由于振荡器非理想特性和多普勒效应的影响，无线通信接收机收到的信号中存在频偏，传输数据难以有效恢复。传统频率同步方法依赖于训练序列、导频等收发已知的同步序列，降低传输效率，并且接收端需要复杂的频偏计算、补偿和跟踪等操作，造成接收机结构复杂。
[0003]极化码是第一种被理论证明可达到香农容量的信道编码方案，受到学术界和产业界的广泛关注，已经被第五代移动通信系统(5G)所采纳。如何设计一种基于极化码的抗频偏通信方法，使接收机能够容忍大范围的载波频偏，对降低频率同步开销和简化接收机设计具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种基于极化码的抗频偏通信方法、装置、系统及介质，其目的在于提升无线通信接收机对频偏的抵抗能力，降低频率同步开销，简化接收机设计。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于极化码的抗频偏通信方法，包括：S1，接收待解调信号，并生成L个归一化频率呈等差分布的复指数信号，L为大于1的整数；S2，将所述待解调信号分别与各所述复指数信号相乘，得到相应的L个频偏预补偿符号；S3，根据所述待解调信号的调制方式，分别对各所述频偏预补偿符号进行解映射，得到相应的L个待译码候选序列；S4，利用极化码SCL译码器对L个待译码候选序列进行同时译码，并输出度量值最小的码字作为译码结果，所述度量值用于表征当前待译码比特对应译码结果的对数似然信息。
[0006]更进一步地，所述待解调信号在传输过程中受到频偏和噪声的影响，表示为：
[0007]r
k
＝a
k
e
j(2πωk)
+n
k
[0008]其中，r
k
为所述待解调信号，a
k
为星座符号，ω为频偏，n
k
为噪声，k表示当前接收到的待解调信号的索引序号。
[0009]更进一步地，所述S1中生成的L个复指数信号为：
[0010][0011]其中，f
l,k
表示生成的第l个复指数信号，ω
l
为f
l,k
的归一化频率，k表示当前接收到的待解调信号的索引序号。
[0012]更进一步地，ω
l
为：
[0013][0014]其中，Δω为所述等差分布的公差。
[0015]更进一步地，所述等差分布的公差为：
[0016]Δω＝2θ
[0017]其中，Δω为所述等差分布的公差，θ为初始路径数为1的原始极化码SCL译码器所能容忍频偏。
[0018]更进一步地，所述极化码SCL译码器的最大路径数和初始激活路径数均为L，所述S4包括：S41，对于每一路径l，所述极化码SCL译码器根据分配给其的待译码候选序列以及之前待译码比特的译码结果，计算其当前待译码比特j分别译码为0、1的对数似然信息，l＝1,2,
…
,L，j的初始值为1，初次分配是将L个待译码候选序列一一对应分配给各路径；S42，判断当前待译码比特j是否为冻结比特，若是，将路径l当前的待译码比特j判决为冻结比特，为路径l保留相应的对数似然信息作为当前的度量值，分配给各路径的待译码候选序列保持不变，对j进行加一操作，否则，执行S43；S43，从所述S41得到的2L个对数似然信息中选取值最小的L个作为当前的度量值，将相应的译码值作为当前的待译码比特j的译码结果，并将相应的待译码候选序列重新分配给L个路径，对j进行加一操作；S44，重复执行所述S41
‑
S43，直至j＝N，N为极化码的码长，将最终得到的最小度量值对应路径的译码结果作为最终译码结果。
[0019]更进一步地，路径l当前的待译码比特j译码为0的对数似然信息等于路径l当前的待译码比特j译码为0的概率的倒数取自然对数；路径l当前的待译码比特j译码为1的对数似然信息等于路径l当前的待译码比特j译码为1的概率的倒数取自然对数。
[0020]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于极化码的抗频偏通信装置，包括：接收及生成模块，用于接收待解调信号，并生成L个归一化频率呈等差分布的复指数信号，L为大于1的整数；频偏预补偿模块，用于将所述待解调信号分别与各所述复指数信号相乘，得到相应的L个频偏预补偿符号；解映射模块，用于根据所述待解调信号的调制方式，分别对各所述频偏预补偿符号进行解映射，得到相应的L个待译码候选序列；译码模块，用于利用极化码SCL译码器对L个待译码候选序列进行同时译码，并输出度量值最小的码字作为译码结果，所述度量值用于表征当前待译码比特对应译码结果的对数似然信息。
[0021]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于极化码的抗频偏通信系统，包括发送端和接收端，所述发送端用于发送待解调信号至所述接收端，所述接收端用于执行如上所述的基于极化码的抗频偏通信方法。
[0022]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的基于极化码的抗频偏通信方法。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0024](1)提出一种基于极化码的抗频偏通信方法，根据极化码原始极化码SCL译码器所能容忍的频偏，生成频率呈等差数列分布的复指数信号，进而生成相应的L个频偏预补偿符号以进行之后的解映射、译码操作，使得处于[
‑
L/2
×
Δω,L/2
×
Δω]的频偏都能被校正，有效提升传统无线通信接收机抵抗频偏的能力，降低传统无线通信系统用于频偏校正的导频、训练序列开销，并可省略或简化传统接收机中的频率同步模块；
[0025](2)待译码候选序列采用对数似然值的形式表示，在不影响初始激活路径数为L的极化码SCL译码器纠错性能前提下，可将传统SCL译码采用概率形式时所需的乘、除法运算，
简化为加、减法运算，便于硬件实现。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的基于极化码的抗频偏通信方法的流程图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的基于极化码的抗频偏通信方法的原理框图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的多种归一化频偏下原始SCL译码误码率对比图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的基于极化码的抗频偏通信方法所能容忍的频偏范围示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的基于极化码的抗频偏通信方法在有频偏和无频偏下的误码率对比图；
[0031]图6为本专利技术实施例提供的基于极化码的抗频偏通信装置的框图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于极化码的抗频偏通信方法，其特征在于，包括：S1，接收待解调信号，并生成L个归一化频率呈等差分布的复指数信号，L为大于1的整数；S2，将所述待解调信号分别与各所述复指数信号相乘，得到相应的L个频偏预补偿符号；S3，根据所述待解调信号的调制方式，分别对各所述频偏预补偿符号进行解映射，得到相应的L个待译码候选序列；S4，利用极化码SCL译码器对L个待译码候选序列进行同时译码，并输出度量值最小的码字作为译码结果，所述度量值用于表征当前待译码比特对应译码结果的对数似然信息。2.如权利要求1所述的基于极化码的抗频偏通信方法，其特征在于，所述待解调信号在传输过程中受到频偏和噪声的影响，表示为：r
k
＝a
k
e
j(2πωk)
+n
k
其中，r
k
为所述待解调信号，a
k
为星座符号，ω为频偏，n
k
为噪声，k表示当前接收到的待解调信号的索引序号。3.如权利要求1所述的基于极化码的抗频偏通信方法，其特征在于，所述S1中生成的L个复指数信号为：其中，f
l,k
表示生成的第l个复指数信号，ω
l
为f
l,k
的归一化频率，k表示当前接收到的待解调信号的索引序号。4.如权利要求3所述的基于极化码的抗频偏通信方法，其特征在于，ω
l
为：其中，Δω为所述等差分布的公差。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的基于极化码的抗频偏通信方法，其特征在于，所述等差分布的公差为：Δω＝2θ其中，Δω为所述等差分布的公差，θ为初始路径数为1的原始极化码SCL译码器所能容忍频偏。6.如权利要求1所述的基于极化码的抗频偏通信方法，其特征在于，所述极化码SCL译码器的最大路径数和初始激活路径数均为L，所述S4包括：S41，对于每一路径l，所述极化码SCL译码器根据分配给其的待译码候选序列以及之前待译码比特的译码结果，计算其当前待译码比特j分别译码为0、1的对数似然信息，l＝1,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，冯中秀，周家喜，张正宇，刘洋洋，
申请(专利权)人：天地信息网络研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：