[发明专利]一种基于Q学习算法的Spinal码编译码交织策略及装置

说明书

本发明公开了一种基于Q学习算法的Spinal码编译码交织策略及装置，所述编译码策略结构的发射端包括通过Q学习策略确定发送的编码符号数目W，然后由Spinal码编码端生成W个编码符号，接着3GPP标准交织器对W个编码符号进行交织，最后经过调制后发送到传输信道；接收端包括解调，3GPP标准交织器解交织得到W个编码符号，Spinal码译码端对W个编码符号逐一译码，判断译码是否成功，如果译码成功，则进入下一信息比特序列的传输，如果译码不成功，则根据Q学习算法继续发送编码符号，直到达到最大传输次数。本发明适用于自由空间光通信，太赫兹通信，毫米波通信，微波通信，光（电磁）声融合通信等无线电磁波通信系统的应用场景，用于保障通信的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及自由空间光通信，太赫兹通信，毫米波通信，微波通信，光(电磁)声融合通信等无线电磁波通信系统中的前向差错控制技术领域，具体涉及一种基于Q学习算法的Spinal码编译码交织策略及装置。

背景技术

在大气，水下，空水跨介质等复杂的无线通信环境中，传输的调制信号会因为受到湍流、散射、吸收、干扰等因素的影响而衰减，使得信息波束在传输过程中受到干扰，严重影响通信质量。因此需要采取有效的差错控制技术来保障无线电磁波通信系统的稳定性和可靠性。

数字喷泉码是一种无编码速率约束码，由于其前向递增冗余特性使其无需反馈便可以自动适应链路动态变化，使其成为恶劣信道条件下充分利用信道容量的前向差错控制技术。无速率码的发送端通过编码源源不断地产生编码符号并将其发送，接收端对收到的编码符号进行译码，直到译码成功。理论上只要译码器收到足够多的编码符号即可译码成功。由于这种链路自适应信道状态的属性，无速率码的传输速率随信道状况而自适应地变化。

Spinal码是一种灵活的、小码长的无速率编码方式。Spinal码的编译码结构简单，在编码过程中引入Hash函数对输入信息比特序列进行随机编码，并通过随机数生成器(Random Numeral Generator，RNG)源源不断地产生编码符号；在译码过程中，通过复现编码端的编码方式来构造译码树，使用最大似然译码算法选择译码算法开销最小的比特序列作为正确的译码结果，译码复杂度低。与Raptor码等其他限制最大编码符号数量的无速率码相比，它可以生成无限数量的编码符号，具有真正的无速率特性。基于以上特点，Spinal码更适合作为无线电磁波通信中的差错控制编码技术。

虽然Spinal码可以源源不断地产生编码符号并逐一发送，但在实际应用中，为了减少译码等待时间，通常将一定数量的编码符号组成一个数据包发送。接收端继而对数据包中的编码符号进行逐一译码，直到译码成功；否则发送端将继续发送包含若干个编码符号的数据包，如此往复，直到译码成功。在不同的信道条件下达到一定的误码率标准所需的编码符号数量是不同的，如何确定每次应发送的编码符号数量，成为当前充分发挥Spinal码的优势的重要问题。

现有的数字喷泉码，包括Spinal码都是基于信道差错满足统计独立特性设计。而在复杂介质环境下的无线电磁波通信中，由于受湍流、海浪、水、云、雾等环境因素的影响，导致了长串突发差错的产生。这种情况下仅依靠差错控制编码技术无法纠正长串的突发错误，从而影响信息的正确传输。

发明内容

为了无线通信的稳定性和可靠性，本发明提供一种基于Q学习算法的Spinal码编译码交织策略及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于Q学习算法的Spinal码编译码交织策略，包括如下步骤：

步骤S1，初始化Spinal码的编码参数和译码参数；初始化高斯学习算法参数；初始化交织器参数；初始化Q表等Q学习算法参数；

步骤S2，设置编码符号初始值W＝N₁，W指编码符号数量，N₁表示设置的初始值；