CN113765623B - 基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于数字通信的技术领域,具体涉及一种基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法。
背景技术
双向通信是一种常见的通信场景,在实际中具有广泛的应用。在双向通信系统中,两个终端通过一个双向信道互相传递信息。可以采用混合自动重传请求(hybridautomatic retransmission request,HARQ)协议来提高传输的可靠性,由于双向信道的天然特性,ACK/NACK等反馈信息可以很自然的传递给对应的发送终端。
现有技术为了保证反馈消息较高的可靠性,一般使用码率较低的编码方案对反馈信息进行独立传输,其需要额外花费传输能量、带宽开销来传输这些反馈信息,另一方面,HARQ协议也可能带来一定的传输能量和带宽的浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,针对无中继场景,提供一种基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,在不增加额外传输能量、带宽的情况下,将需要重传的错误编码块利用叠加编码进行传输,将反馈信息利用额外信息传输方法传输。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供的一种基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,包括下述步骤:在时刻t节点A和B分别将长度为koL的信息序列经过一个叠加与便车码联合编码器,编码为总长度为noL的传输块并发送,其中,o=a或b,a,b分别代表A,B节点,编码方法具体为:
优选的,在步骤S1中,将长度为koL的信息序列编码为长度为noL的L个码字的LDPC码编码器是任意类型的LDPC编码器,且节点A和B使用的LDPC码为参数和结构完全相同的LDPC码,或者是参数和结构不同的两个LDPC码。
优选的,步骤S2中,所述叠加编码是指选取一定量的此前时刻未成功接收的LDPC编码块中的一部分比特,叠加到当前t时刻的前Lu个LDPC编码块;所述的叠加编码是序列的有限群加法运算,对于编码为二元编码的情形,有限群加法运算是逐比特异或运算。
优选的,所述叠加编码具体为:
对于Lu个给定的长度为no的交织器,每个打孔掉其中的no(1-α)位置,这里α的取值范围是0≤α≤1,得到Lu个打孔后的部分交织器,其对应的矩阵表示为矩阵Si,根据额外信息译码得到的选定时刻t-2未成功接收的编码块最终时刻t的第i个叠加编码块可由得到。
优选的,步骤S3中,所述额外信息传输,是利用便车码实现的,包括:
随机构造的额外信息编码传输、结构化构造的额外信息编码传输、循环移位实现的额外信息编码传输以及基于星座旋转的额外信息传输。
优选的,步骤S3中,所述的反馈信息包括ACK/NACK反馈信息,或编码块错误位置错误数目信息,或编码块正确位置正确数目信息。
优选的,所述ACK/NACK反馈信息为二进制的反馈信息。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、发明是一种基于叠加编码和额外信息传输的双向通信传输方法,其中重传的编码块利用叠加编码进行传输,反馈信息作为额外信息利用便车编码进行传输,步骤简单,实现方便,不需要额外的中继节点及中继节点传输方案设计,在不额外消耗传输能量、带宽的前提下,可以提高误码率性能。
2、本发明编码设计简单,方便实现,所采用的叠加编码在发送端仅需要增加一定的异或操作和部分交织操作,所采用的额外信息传输方法同样方便实现,仅需对已有的负载链路增加一定模块。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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他的附图。
图1为本发明实施例基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法的流程图;
图2为本发明实施例叠加与便车码联合编码器示意图;
图3为本发明实施例使用(3,6)正则LDPC码作为基本码双向传输的码字错误率的示意图;
图4为本发明实施例使用5GLDPC码作为基本码,双向传输的码字错误率的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
实施例1
本发明基于叠加编码和额外信息传输的双向通信传输方法,包括下述步骤:
如图1、图2所示,以低密度一致校验(Low-DensityParity-Check,LDPC)码作为基本码,在时刻t发送端A和B分别将长度为koL(o=a或b,这里下标中的a,b分别代表A,B节点)的信息序列 经过一个叠加与便车码联合编码器,编码为总长度为noL(o=a或b)的传输块具体包括:首先将长度为koL(o=a或b)的信息序列编码为L个LDPC编码块 其次根据译码得到的t-2时刻的反馈信息借助叠加编码将t-2时刻的未成功接收的LDPC编码块叠加到t时刻的前Lu个LDPC编码块,同时利用后Lf个LDPC编码块将t-1时刻的反馈信息作为额外信息,通过便车编码方式进行传输,最终合并两部分后得到完整的长度为noL(o=a或b)的传输块并发送。
本实施例1中A和B节点均使用码长为n=1024,码率为r=0.5的(3,6)正则LDPC码作为基本码,星座调制方式为二进制相移键控调制(Binary Phase-ShiftKeying,BPSK)说明本发明提出的基于叠加编码和额外信息传输的双向通信传输方案的有效性。由于双向通信中A、B两个端点的对称性,我们仅以A节点为例来说明本发明方案。每个传输块中包含L=8个编码块,前6个编码块用来做叠加编码,后2个编码块用来作为额外信息传输的负载数据,具体步骤如下:
时刻t将长度为kL=4096的信息序列在节点A使用LDPC码编码器编码为总长度为nL=8192的8个LDPC编码块 根据额外比特译码得到的t-2时刻的反馈信息将t-2时刻未成功接收的编码块叠加到t时刻的前Lu=6个LDPC编码块,同时利用后Lf=2个LDPC编码块将二进制ACK/NACK反馈信息作为额外信息通过随机构造的额外信息编码传输方式进行传输,最终得到完整的长度为nL=8192的传输块经过BPSK调制后发送到节点B。
进行蒙特卡洛仿真实验,由图3可见,使用本发明的方案,可以在中高信噪比显著提高码字错误率(WordErrorRate,WER)性能,在SNR=2dB处,采用本发明可以将WER性能从原始LDPC码的10-2降低至10-5。
实施例2
本实施例2中A、B节点均使用码长为n=1920,码率为r=0.5的5GLDPC码星座调制方式为BPSK说明本发明提出的基于叠加编码和额外信息传输的双向通信传输方案的有效性。由于双向通信中A、B两个端点的对称性,我们仅以A节点为例来说明本发明方案。每个传输块中包含L=8个编码块,前6个编码块用来做叠加编码,后2个编码块用来作为额外信息传输的负载数据,具体步骤如下:
时刻t将长度为kL=7680的信息序列在节点A使用LDPC码编码器编码为总长度为nL=15360的8个LDPC编码块 根据额外比特译码得到的t-2时刻的反馈信息将t-2时刻未成功接收的编码块叠加到t时刻的前Lu=6个LDPC编码块,同时利用后Lf=2个LDPC编码块将二进制ACK/NACK反馈信息作为额外信息通过随机构造的额外信息编码传输方式进行传输,最终得到完整的长度为nL=15360的传输块经过BPSK调制后发送到节点B。
进行蒙特卡洛仿真实验,由图3可见,使用本发明的方案,可以在中高信噪比显著提高WER性能,在SNR=1.3dB处,采用本发明可以将WER性能从原始5GLDPC码的10-2降低至10-4。
需要说明的是,对于前述的各方法实施例,为了简便描述,将其都表述为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉,本发明并不受所描述的动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,其特征在于,在时刻t节点A和B分别将长度为koL的信息序列经过一个叠加与便车码联合编码器,编码为总长度为noL的传输块并发送,其中,o=a或b,a,b分别代表A,B节点,编码方法具体为:
2.根据权利要求1所述基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,其特征在于,在步骤S1中,将长度为koL的信息序列编码为长度为noL的L个码字的LDPC码编码器是任意类型的LDPC编码器,且节点A和B使用的LDPC码为参数和结构完全相同的LDPC码,或者是参数和结构不同的两个LDPC码。
3.根据权利要求1所述基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,其特征在于,步骤S2中,所述叠加编码是指选取一定量的此前时刻未成功接收的LDPC编码块中的一部分比特,叠加到当前t时刻的前Lu个LDPC编码块;所述的叠加编码是序列的有限群加法运算,对于编码为二元编码的情形,有限群加法运算是逐比特异或运算。
6.根据权利要求1所述基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,其特征在于,步骤S3中,所述额外信息传输,是利用便车码实现的,包括:
随机构造的额外信息编码传输、结构化构造的额外信息编码传输、循环移位实现的额外信息编码传输以及基于星座旋转的额外信息传输。
7.根据权利要求1所述基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,其特征在于,步骤S3中,所述的反馈信息包括ACK/NACK反馈信息,或编码块错误位置错误数目信息,或编码块正确位置正确数目信息。
8.根据权利要求7所述基于叠加编码和额外信息传输的双向通信方法,其特征在于,所述ACK/NACK反馈信息为二进制的反馈信息。
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