[發(fā)明專利]一種基于Q學(xué)習(xí)算法的Spinal碼編譯碼交織策略及裝置

有效

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• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112152638B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 敖珺;李娜;馬春波
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: H03M13/11
• 分類號: H03M13/11
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 覃永峰

本發(fā)明公開了一種基于Q學(xué)習(xí)算法的Spinal碼編譯碼交織策略及裝置，所述編譯碼策略結(jié)構(gòu)的發(fā)射端包括通過Q學(xué)習(xí)策略確定發(fā)送的編碼符號數(shù)目W，然后由Spinal碼編碼端生成W個編碼符號，接著3GPP標(biāo)準(zhǔn)交織器對W個編碼符號進(jìn)行交織，最后經(jīng)過調(diào)制后發(fā)送到傳輸信道；接收端包括解調(diào)，3GPP標(biāo)準(zhǔn)交織器解交織得到W個編碼符號，Spinal碼譯碼端對W個編碼符號逐一譯碼，判斷譯碼是否成功，如果譯碼成功，則進(jìn)入下一信息比特序列的傳輸，如果譯碼不成功，則根據(jù)Q學(xué)習(xí)算法繼續(xù)發(fā)送編碼符號，直到達(dá)到最大傳輸次數(shù)。本發(fā)明適用于自由空間光通信，太赫茲通信，毫米波通信，微波通信，光（電磁）聲融合通信等無線電磁波通信系統(tǒng)的應(yīng)用場景，用于保障通信的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自由空間光通信，太赫茲通信，毫米波通信，微波通信，光(電磁)聲融合通信等無線電磁波通信系統(tǒng)中的前向差錯控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Q學(xué)習(xí)算法的Spinal碼編譯碼交織策略及裝置。

背景技術(shù)

在大氣，水下，空水跨介質(zhì)等復(fù)雜的無線通信環(huán)境中，傳輸?shù)恼{(diào)制信號會因為受到湍流、散射、吸收、干擾等因素的影響而衰減，使得信息波束在傳輸過程中受到干擾，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。因此需要采取有效的差錯控制技術(shù)來保障無線電磁波通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

數(shù)字噴泉碼是一種無編碼速率約束碼，由于其前向遞增冗余特性使其無需反饋便可以自動適應(yīng)鏈路動態(tài)變化，使其成為惡劣信道條件下充分利用信道容量的前向差錯控制技術(shù)。無速率碼的發(fā)送端通過編碼源源不斷地產(chǎn)生編碼符號并將其發(fā)送，接收端對收到的編碼符號進(jìn)行譯碼，直到譯碼成功。理論上只要譯碼器收到足夠多的編碼符號即可譯碼成功。由于這種鏈路自適應(yīng)信道狀態(tài)的屬性，無速率碼的傳輸速率隨信道狀況而自適應(yīng)地變化。

Spinal碼是一種靈活的、小碼長的無速率編碼方式。Spinal碼的編譯碼結(jié)構(gòu)簡單，在編碼過程中引入Hash函數(shù)對輸入信息比特序列進(jìn)行隨機(jī)編碼，并通過隨機(jī)數(shù)生成器(Random?Numeral?Generator，RNG)源源不斷地產(chǎn)生編碼符號；在譯碼過程中，通過復(fù)現(xiàn)編碼端的編碼方式來構(gòu)造譯碼樹，使用最大似然譯碼算法選擇譯碼算法開銷最小的比特序列作為正確的譯碼結(jié)果，譯碼復(fù)雜度低。與Raptor碼等其他限制最大編碼符號數(shù)量的無速率碼相比，它可以生成無限數(shù)量的編碼符號，具有真正的無速率特性。基于以上特點，Spinal碼更適合作為無線電磁波通信中的差錯控制編碼技術(shù)。

雖然Spinal碼可以源源不斷地產(chǎn)生編碼符號并逐一發(fā)送，但在實際應(yīng)用中，為了減少譯碼等待時間，通常將一定數(shù)量的編碼符號組成一個數(shù)據(jù)包發(fā)送。接收端繼而對數(shù)據(jù)包中的編碼符號進(jìn)行逐一譯碼，直到譯碼成功；否則發(fā)送端將繼續(xù)發(fā)送包含若干個編碼符號的數(shù)據(jù)包，如此往復(fù)，直到譯碼成功。在不同的信道條件下達(dá)到一定的誤碼率標(biāo)準(zhǔn)所需的編碼符號數(shù)量是不同的，如何確定每次應(yīng)發(fā)送的編碼符號數(shù)量，成為當(dāng)前充分發(fā)揮Spinal碼的優(yōu)勢的重要問題。

現(xiàn)有的數(shù)字噴泉碼，包括Spinal碼都是基于信道差錯滿足統(tǒng)計獨立特性設(shè)計。而在復(fù)雜介質(zhì)環(huán)境下的無線電磁波通信中，由于受湍流、海浪、水、云、霧等環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致了長串突發(fā)差錯的產(chǎn)生。這種情況下僅依靠差錯控制編碼技術(shù)無法糾正長串的突發(fā)錯誤，從而影響信息的正確傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

為了無線通信的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明提供一種基于Q學(xué)習(xí)算法的Spinal碼編譯碼交織策略及裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于Q學(xué)習(xí)算法的Spinal碼編譯碼交織策略，包括如下步驟：

步驟S1，初始化Spinal碼的編碼參數(shù)和譯碼參數(shù)；初始化高斯學(xué)習(xí)算法參數(shù)；初始化交織器參數(shù)；初始化Q表等Q學(xué)習(xí)算法參數(shù)；

步驟S2，設(shè)置編碼符號初始值W＝N₁，W指編碼符號數(shù)量，N₁表示設(shè)置的初始值；