本发明涉及信道编译码技术领域，尤其涉及一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法。
背景技术：
信道编码技术经历了漫长的发展过程，在现在的通信系统中，更是不可或缺的，移动通信的迅猛发展，使得人们要求更高的信息传输的速率和质量，通信技术更新换代的速率也越来越快，这就促使我们要加大对信道编码技术的研究。5g通信技术发展日趋完善，面对5g通信系统的苛刻要求，3g和4g的一些编码技术已经不能满足这些要求了，在这种情况下，极化码应运而生。而在卫星通信领域，技术滞后，远没有地面移动通信网络技术成熟，因此尝试将5g中的信道编码方式使用在卫星通信中，可以弥补卫星通信的技术滞后性。
极化码以信道极化现象为理论基础，将极化信道中n个模拟信道变为n个比特，通过线性变化，生成一组新的信息序列。进行极化码编码时，n个比特中含有携带信息的比特，也包括没有携带任何信息的固定比特，选择信息比特的放置位置直接影响到接收数据的质量。根据信道极化现象理论可知，在码长趋于无限长的理想情况下，会出现一半的信道为无噪信道，另一半为纯噪信道，但是在实际的通信条件下，不可能发送一段无限长的信息序列，因此，无噪信道的数量要少于二分之一，而剩下的信道都存在噪声干扰。
由于无噪信道数量少于一半，当极化码的编码效率为二分之一时，就不可避免的有一些信息比特会受到噪声影响，为了解决这个问题，一方面可以降低编码效率，但是这种方法会造成信道利用率太低。为了平衡信道利用率和通信质量这两个指标，提出了一种改进的极化码译码算法，当第一次发送的信息能够成功译码，就不再需要重传比特，保障了信道利用率。当第一次发送的比特存在错误，需要重新发送部分信息比特，此时降低了信道利用率，但是保障了通信质量。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种编译效果好、传输效率高、接收端错误率低的在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，基于反馈重传技术，在低轨卫星件实现信息传递，主要包括以下步骤：
s1：发送端将信息比特添加crc检验码；
s2：将添加crc检验码的信息比特进行极化码编码并调制，在信道上进行传输；
s3：接收端接收后，进行解调和译码；
s4：将译码后的比特信息进行crc校验，若通过则输出结果，若未通过则向发送端反馈重传信号，对需要重新传递的信息比特由步骤s1开始重新传递。
优选的，步骤s1到步骤s4的具体操作方式包括以下步骤：
a1:发送端将信息比特添加crc校验码，得到待编码比特序列
a2：计算长度为n的序列在各个位置的转移概率，将待编码比特序列
a3：对待调制比特序列
a4：接收端对接收到的信号进行解调，得到待译码比特序列
a5：将待译码比特序列
a6：进行crc校验，若通过，进入步骤a8，则其输出最终译码结果
a7：发送端接收反馈信号，对需要重新传输的信息比特添加crc校验码、极化编码和调制，根据不同位置转移概率的高低，选择n/4个转移概率较低的信道，将前一次在这些信道上传输的信息比特再次发送，并将减半的信息比特置于前n/4极化程度高的信道上传输，并进入步骤a4；
a8：输出结果。
优选的，步骤a2中，需要基于信道极化理论，计算各个位置的转移概率大小，其中计算转移概率的公式为：
优选的，步骤a2和步骤a7中，进行极化码编码时采用的公式如下：
其中，
(u1,u2,u3,u4,...un)×rn＝(u1,u3,u5,...un-1,u2,u4,u6...un)。
优选的，接收端对接收序列进行scl译码时，首先计算比特的对数似然比，公式如下：
其中f函数和g函数表达式如下所示：
f(l1,l2)＝sign(l1,l2)·min(|l1|,|l2|)
优选的，接收端对接收序列进行scl译码时，需要计算路径度量值，公式如下：
其中
考虑到译码过程中包含了信息比特和固定比特，则路径度量值可以近似表达如下：
其中：
优选的，步骤a6中进行crc校验时，根据接收端解码后，得到的对数似然比和路径度量值，能进行译码判决，llr值经过译码判决，这样就可以得到比特估计值，定义判决函数和比特估计值，公式如下：
优选的，译码得到比特估计值，然后进行crc校验，如果通过，则此译码序列为最终的译码输出，如果不通过crc校验，则需要反馈重传。crc-24的生成多项式如下：
g(x)＝x24 x23 x18 x17 x14 x11 x10 x7 x6 x5 x4 x3 x 1。
有益效果
(1)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，仅在接收端增加反馈重传功能，不会大幅度的增加译码器的复杂度
(2)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，在第一次译码的结果正确时，不会再次重传，保障了信道利用率。
(3)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，由于重传时，利用了转移概率更高的位置携带信息比特，受到噪声的影响会降低，此时的错误概率也会随之降低；
(4)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，通过增加反馈重传技术，可以有效的降低译码器的误码率，实现更好的通信质量。
附图说明：
图1为本发明公开的在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法的步骤图。
图2为图1中所述在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法的判断流程图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-图2，一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，基于反馈重传技术，在低轨卫星件实现信息传递，主要包括以下步骤：
s1：发送端将信息比特添加crc检验码；
s2：将添加crc检验码的信息比特进行极化码编码并调制，在信道上进行传输；
s3：接收端接收后，进行解调和译码；
s4：将译码后的比特信息进行crc校验，若通过则输出结果，若未通过则向发送端反馈重传信号，对需要重新传递的信息比特由步骤s1开始重新传递。
优选的，步骤s1到步骤s4的具体操作方式包括以下步骤：
a1:发送端将信息比特添加crc校验码，得到待编码比特序列
a2：计算长度为n的序列在各个位置的转移概率，将待编码比特序列
a3：对待调制比特序列
a4：接收端对接收到的信号进行解调，得到待译码比特序列
a5：将待译码比特序列
a6：进行crc校验，若通过，进入步骤a8，则其输出最终译码结果
a7：发送端接收反馈信号，对需要重新传输的信息比特添加crc校验码、极化编码和调制，根据不同位置转移概率的高低，选择n/4个转移概率较低的信道，将前一次在这些信道上传输的信息比特再次发送，并将减半的信息比特置于前n/4极化程度高的信道上传输，并进入步骤a4；
a8：输出结果。
本实施例中，步骤a2中，需要基于信道极化理论，计算各个位置的转移概率大小，其中计算转移概率的公式为：
本实施例中，步骤a2和步骤a7中，进行极化码编码时采用的公式如下：
其中，
(u1,u2,u3,u4,...un)×rn＝(u1,u3,u5,...un-1,u2,u4,u6...un)。
本实施例中，接收端对接收序列进行scl译码时，首先计算比特的对数似然比，公式如下：
其中f函数和g函数表达式如下所示：
f(l1,l2)＝sign(l1,l2)·min(l1|,|l2|)
本实施例中，接收端对接收序列进行scl译码时，需要计算路径度量值，公式如下：
其中
考虑到译码过程中包含了信息比特和固定比特，则路径度量值可以近似表达如下：
其中：
本实施例中，步骤a6中进行crc校验时，根据接收端解码后，得到的对数似然比和路径度量值，能进行译码判决，llr值经过译码判决，这样就可以得到比特估计值，定义判决函数和比特估计值，公式如下：
本实施例中，译码得到比特估计值，然后进行crc校验，如果通过，则此译码序列为最终的译码输出，如果不通过crc校验，则需要反馈重传。crc-24的生成多项式如下：
g(x)＝x24 x23 x18 x17 x14 x11 x10 x7 x6 x5 x4 x3 x 1。
有益效果
(1)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，仅在接收端增加反馈重传功能，不会大幅度的增加译码器的复杂度
(2)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，在第一次译码的结果正确时，不会再次重传，保障了信道利用率。
(3)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，由于重传时，利用了转移概率更高的位置携带信息比特，受到噪声的影响会降低，此时的错误概率也会随之降低；
(4)本发明的一种基于反馈重传技术的极化码译码算法，通过增加反馈重传技术，可以有效的降低译码器的误码率，实现更好的通信质量。
本发明所设计的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码算法，主要是针对极化码编码中，不同位置的转移概率不同，因此不同位置的比特出错概率也不尽相同，利用高转移概率位置多次传输比特，就可以实现很好的译码性能。考虑到编码效率和译码性能的折中，因此选择使用反馈重传技术，当第一次译码正确时，就不需要二次重传，可以提高编码效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于：基于反馈重传技术，在低轨卫星间实现信息传递，主要包括以下步骤：
s1：发送端将信息比特添加crc检验码；
s2：将添加crc检验码的信息比特进行极化码编码并调制，在信道上进行传输；
s3：接收端接收后，进行解调和译码；
s4：将译码后的比特信息进行crc校验，若通过则输出结果，若未通过则向发送端反馈重传信号，对需要重新传递的信息比特由步骤s1开始重新传递。
2.根据权利要求1所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，步骤s1到步骤s4的具体操作方式包括以下步骤：
a1:发送端将信息比特添加crc校验码，得到待编码比特序列
a2：计算长度为n的序列在各个位置的转移概率，将待编码比特序列
a3：对待调制比特序列
a4：接收端对接收到的信号进行解调，得到待译码比特序列
a5：将待译码比特序列
a6：进行crc校验，若通过，进入步骤a8，则其输出最终译码结果
a7：发送端接收反馈信号，对需要重新传输的信息比特添加crc校验码、极化编码和调制，根据不同位置转移概率的高低，选择n/4个转移概率较低的信道，将前一次在这些信道上传输的信息比特再次发送，并将减半的信息比特置于前n/4极化程度高的信道上传输，并进入步骤a4；
a8：输出结果。
3.根据权利要求2所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，步骤a2中，需要基于信道极化理论，计算各个位置的转移概率大小，其中计算转移概率的公式为：
4.根据权利要求3所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，步骤a2和步骤a7中，进行极化码编码时采用的公式如下：
其中，
(u1,u2,u3,u4,...un)×rn＝(u1,u3,u5,...un-1,u2,u4,u6...un)。
5.根据权利要求4所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，接收端对接收序列进行scl译码时，首先计算比特的对数似然比，公式如下：
其中f函数和g函数表达式如下所示：
f(l1,l2)＝sign(l1,l2)·min(|l1|,|l2|)
6.根据权利要求5所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，接收端对接收序列进行scl译码时，需要计算路径度量值，公式如下：
其中
考虑到译码过程中包含了信息比特和固定比特，则路径度量值可以近似表达如下：
其中：
7.根据权利要求6所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，步骤a6中进行crc校验时，根据接收端解码后，得到的对数似然比和路径度量值，能进行译码判决，llr值经过译码判决，这样就可以得到比特估计值，定义判决函数和比特估计值，公式如下：
8.根据权利要求7所述的一种在低轨卫星中基于反馈重传技术的极化码译码方法，其特征在于，译码得到比特估计值，然后进行crc校验，如果通过，则此译码序列为最终的译码输出，如果不通过crc校验，则需要反馈重传。crc-24的生成多项式如下：
g(x)＝x24 x23 x18 x17 x14 x11 x10 x7 x6 x5 x4 x3 x 1。
技术总结