[发明专利]一种基于极化码的背向散射通信方法、装置及系统

权利要求书

1.一种基于极化码的背向散射通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在码率探测阶段：

背向散射标签：

对待发送的信息添加循环冗余校验比特；

基于待发送信息的初始编码码率，分别提取待发送信息中信息比特和冻结比特所对应的极化码生成矩阵中子矩阵，并基于所得子矩阵，逐一对添加循环冗余校验比特后的信息进行极化码编码；

对所得极化码进行背向散射调制形成发送信号后，发送给阅读器；

阅读器：

对接收到的信号进行解调得到接收比特；

计算接收比特的对数似然比，并基于该对数似然比对该接收比特进行极化码译码；其中，第i个接收比特的对数似然比为：

其中，为第i个接收比特被解调后的第j个FFT分支，P为接收到信号功率，n_j为在第j个FFT分支处的高斯白噪声，s′_i是幅值最大的FFT分支所对应的横坐标，s′_i表示为s_i为环境中主动节点发送信息比特0时幅值最大的FFT分支所对应的横坐标，mod为取余数运算，N＝2^SF，SF为扩频因子数，σ为加性噪声的标准差；

统计极化码译码后比特数据中的冻结比特个数和标记错误的比特个数，得到极化码的冻结比特误码率，并将该冻结比特误码率反馈给背向散射标签；

(2)在冗余补充阶段

背向散射标签：

根据接收到的冻结比特的误码率，选择相应的编码码率；

基于该编码码率，分别提取待发送信息中信息比特和冻结比特所对应的极化码生成矩阵中子矩阵，并基于所得子矩阵，逐一对添加极化码冗余比特后的信息进行极化码编码；

对所得极化码进行背向散射调制，并发送给阅读器；

阅读器：

对接收到的信号进行解调得到接收比特；

计算接收比特的对数似然比，合并当前所得对数似然比与码率探测阶段所得的对数似然比，进行信息比特判决得到极化码译码信息；

对所得极化码译码信息进行循环冗余校验，若校验通过，则所得极化码译码信息即为所求，完成一次通信，否则，统计所得极化码译码信息中的冻结比特个数和标记错误的比特个数，得到极化码的冻结比特误码率，并将冻结比特的误码率反馈给背向散射标签，重复步骤(2)。

2.根据权利要求1所述的基于极化码的背向散射通信方法，其特征在于，极化码编码的方法包括以下步骤：

S1、根据编码码率，分别得到待发送信息中信息比特和冻结比特的位置集合；

S2、以信息比特位置集合中的各位置分别作为行坐标和列坐标，基于矩阵结构的相似性，提取极化码生成矩阵中的元素，构成信息比特生成矩阵；

S3、以信息比特位置集合中的各位置为行坐标，以冻结比特的位置集合中的各位置为列坐标，基于矩阵结构的相似性，提取极化码生成矩阵中的元素，构成冻结比特生成矩阵；

S4、逐一提取信息比特生成矩阵的每一行，并将其与各信息比特所构成的信息比特矢量相乘，得到临时矢量；

S5、逐一提取冻结比特生成矩阵的每一行，并将其与所得临时矢量相乘，从而完成极化码编码。

3.根据权利要求2所述的基于极化码的背向散射通信方法，其特征在于，基于矩阵结构的相似性提取极化码生成矩阵中第i行中第j列的元素的方法，包括以下步骤：

1)将极化码生成矩阵均匀划分为左上部分、右上部分、左下部分、右下部分共四等分，分别表示为“00”、“01”、“10”、“11”，其中，左上部分与右上部分和左下部分分别关于极化码生成矩阵的纵向和横向中心线对称，右下部分与左下部分和右上部分分别关于极化码生成矩阵的纵向和横向中心线对称；

2)将行索引i和列索引j表示成二进制的形式，从左向右依次将行索引和列索引按位进行组合，并使行索引的位在前，列索引的位在后，若各所得组合数据中存在数据“01”，则极化码生成矩阵中第i行中第j列的元素为0；否则，极化码生成矩阵中第i行中第j列的元素为1；

其中，0≤iM,0≤jN，M为极化码生成矩阵的行数，N为极化码生成矩阵的列数。