一种基于Polar码的非正交多址接入通信方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116015538A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211508434.3(22)申请日2022.11.29(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路(72)发明人黎昞柳阳徐韬胡兰氪顾雅婷王珏阴玥张孟君郎春阳张鹏鹏戴宇(74)专利代理机构西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)61290专利代理师刘涛(51)Int.Cl.H04L1/00(2006.01)H04L1/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于Polar码的非正交多址接入通信方法(57)摘要本发明公开了一种基于Polar码的非正交多址接入通信方法，从信源发送的信息先用Polar码进行编码，然后用GMSK进行调制并进入信道；在接收端现将信号解调，然后进行Polar码解码，最后发送给信宿。在Polar码构造方面使用了高斯近似(GA)构造和Tal‑Vardy(TV)构造。本发明通过Polar码编码和解码以及使用GMSK进行调制，从而降低了误码率并提高NOMA系统的性能；通过Polar码进行差错控制可以有效地提升通信系统的可靠性。CN116015538ACN116015538A权利要求书1/2页1.一种基于Polar码的非正交多址接入通信方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：构造Polar码；分别采用Tal‑Vardy构造和高斯近似GA构造；步骤1‑1：Tal‑Vardy构造：考虑极化信道WN(i)的转移概率矩阵规定分隔线左边的输出最大似然判决结果为0，右边的输出最大似然判决结果为1，且按似然比升序排列；对于极化信道，其输出字母表规模随码字长度的增长而指数增大；信道W的容量记为C(W)，对于BI‑DMSC信道W通过合并输出，即将转移概率矩阵两列的值及与其对称的两列的值相加合并，得到的新信道为Q，容量记为C(Q)，则Q是W的统计退化，由统计退化性质有：C(Q)≤C(W)；步骤1‑2：高斯近似GA构造：高斯近似GA构造算法中采用了对数似然比LLR的期望值作为信道可靠度的度量参数，规定输入为全零序列，由噪声单边功率谱密度n0的定义可知,对22于高斯白噪声,有δ＝n0/2；考虑输入x＝0时，输出比特为y，则y～(1,δ)；取信道转移概率作似然函数：对于AWGN信道，输入x＝0时，LLR(y)服从方差为均值两倍的正态分布；步骤2：Polar码编码过程概括为XN＝UNGN，其中XN表示编码后生成的长度为N的码字序列，UN＝UAUr则是输入比特序列；长度N一定时GN也是确定的；步骤3：对每个用户的未编码比特序列进行Polar编码，编码后的比特序列表示为Bj＝[bj1,bj2,…,bji,…,bjn]，式中bji是第j个用户的第i个已编码比特码元，bji的取值为0或1，所有用户的已编码比特序列长度都固定为n；对每个用户编码后的比特序列根据Polar码本进行交织，交织后的比特序列表示为Sj＝[sj1,sj2,…,sji,…,sjn]，式中sji是第j个用户的第i个已交织比特码元，sji的取值为0或1，长度都固定为n；步骤4：对所有用户的经过Polar编码的信息进行以GMSK调制为基础的NOMA调制，并发送调制后的信号；每个用户分配到的功率强度依次递减，即用户1分配到的功率为二分之一，用户2分配到的功率为四分之一，依次类推，用户N分配到的功率最小；步骤5：接收端采用串行干扰消除SIC技术，根据每个用户分配到的功率强度依次得到每个用户的接收比特序列Sj＝[sj1,sj2,…,sji,…,sjn]，依据接收到的信号进行解调；其中sji是第j个用户的第i个码元，sji的取值为0或1，j的初始值为1，所有用户的接收比特序列长度都固定为n；步骤6：对每个用户的接收比特序列Rj依据该用户对应的特定Polar码本进行解码，N名用户的Polar码本集表示为Ite＝[Ite1,[Ite2,…,Itej,…,IteN]，式中Itej是第j个用户的Polar码本；在解码后的比特序列表示为Rj＝[rj1,rj2,…,rji,…,rjn]，式中rji是第j个用户的第i个Polar解码比特码元，rji的取值为0或1，所有用户的Polar解码比特序列长度都固定为n；步骤7：对每个用户的Polar解码比特序列Rj依据该用户对应的特定Polar码本进行译码，译码后的比特序列表示为Uj＝[uj1,uj2,…,uji,…,ujk]，式中是第j个用户的第i个译码比特码元，uji的取值为0或1，所有用户的译码比特序列长度都固定为k；步骤8：若第j个用户不为最后一个用户，对译码比特序列Uj进行Polar编码和调制，并更2CN116015538A权利要求书2/2页新接收信号，返回步骤5；否