本发明属于无线通信，具体涉及一种适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法的设计。
背景技术：
1、伴随着无线通信技术在移动互联网，智能家居，工业控制，深空通信等领域的发展，新的应用场景与需求不断出现。这对于通信系统的有效性，可靠性提出了更高的要求。在物联网（ internet of things， iot）场景中，通信系统需要具备低时延，高可靠，海量接入等特性，而这些特性的实现需要良好设计的信道编码，多址接入等技术的支持。作为第五代移动通信（5 th generation mobilecommunication technology，5 g）入选技术方案，极化码（ polar codes），非正交多址接入（ non-orthogonal multiple access， noma）等技术受到了国内外学界的广泛关注。
2、广义上的极化码构造主要包括了序列生成，速率匹配（打孔或缩短）策略等。狭义上的极化码构造为序列生成算法。从是否依赖于擦除概率，转移概率等信道条件的角度，极化码的构造算法主要可以分为两类，一类是信道相关的构造算法，如极化码诞生之初针对二进制擦除信道（ binary erasure channel， bec）所使用的巴氏系数构造方法，以及将极化码构造推广到 bi-dmsc信道的基于信道退化（ channel degrading）的构造方法，还有基于 awgn信道的高斯近似（ gaussian approximation， ga）构造算法等。
3、极化码的硬输入硬输出译码算法主要包括 sc译码、 scl译码算法以及作为 scl译码简化方案的串行抵消栈译码算法（ successive cancellation stack， scs）等。软输入软输出译码算法则主要包括置信度传播译码算法（ belief propagation， bp）以及软抵消译码算法（ soft cancellation， scan）等。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有迭代译码方案无法尽可能地保留和利用来自信道的信息，误码率较高的问题，提出了一种适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法。
2、本发明的技术方案为：一种适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，包括以下步骤：
3、s1.基于 polar- noma系统模型，进行多用户场景下的极化码构造，得到极化码序列；
4、s2.根据极化码序列，设计极化码迭代译码器；
5、s3.根据极化码迭代译码器，设计迭代接收器；
6、s4.基于 polar- noma系统模型和迭代接收器，设计 polar- noma系统接收器，实现多用户联合译码。
7、本发明的有益效果是：
8、本发明采用软信息迭代译码方法，相较于硬判决所能够尽可能地保留和利用来自信道的信息，具有更低的误码率。
9、作为优选，步骤s1中所述极化码构造采用高斯近似构造算法或极化重量构造算法。
10、作为优选，所述高斯近似构造算法，具体为：计算原编码信道对数似然比的数学期望，以及经信道极化后的各子信道对数似然比的数学期望；对各数学期望值进行排序，完成极化码的序列生成。
11、作为优选，所述原编码信道对数似然比的数学期望的计算公式为：
12、
13、所述经信道极化后的各子信道对数似然比的数学期望的计算公式为：
14、
15、其中，表示对数似然比的数学期望；表示原编码信道第个比特的对数似然比；表示原编码信道的第个比特；表示噪声方差；分别表示极化码第个子信道和第个子信道的对数似然比；表示极化码的码长；表示用于计算双曲正切函数平方的期望值的积分；
16、所述用于计算双曲正切函数平方的期望值的积分的计算公式为：
17、
18、对函数进行近似处理得到：
19、
20、其中，表示积分变量。
21、作为优选，所述极化重量构造算法具体为：通过序列号计算获得各子信道的权重，根据各子信道的权重进行排序，完成极化码的序列生成；
22、所述各子信道的权重计算公式为：
23、
24、其中，表示第个子信道的权重；表示的二进制形式的最大位数；表示二进制形式的第位数字。
25、上述优选方案的有益效果是：
26、极化重量构造算法不依赖信道参数，计算简单，具有嵌套特性，能够通过已有生成序列推导得到极化码序列。
27、作为优选，步骤s2中所述极化码迭代译码器采用 scan译码算法进行设计；
28、所述 scan译码算法具体为：
29、s201.将 cpm解调器的外信息输入极化码迭代译码器，所述外信息为原编码信道关于码字比特的对数似然比；
30、s202.根据原编码信道关于码字比特的对数似然比，得到对数似然比，所述对数似然比是关于原始比特的，原始比特包括信息比特和冻结比特，所述信息比特和冻结比特根据极化码序列选取得到；
31、s203.将冻结比特由原比特先验 l值转化得到码字比特的先验 l值，并对先验 l值初始化，得到初始化后的先验 l值；
32、s204.根据对数似然比和先验 l值，得到 scan译码器的最终判决。
33、作为优选，步骤s203中所述初始化后的先验 l值表示公式为：
34、
35、其中，表示冻结比特位，；表示信息比特位。
36、作为优选，步骤s204中所述最终判决的表示公式为：
37、
38、其中，表示通过硬判决得到的判决值；表示极化码第个子信道的对数似然比；表示软抵消译码算法的译码器。
39、上述优选方案的有益效果是：
40、 scan译码算法的串行译码特性使得其具有较高的收敛速度与信道极化程度，同时 scan译码算法将冻结比特信息进行转化进而在整个译码过程中加以使用。
41、作为优选，步骤s3中所述迭代接收器由 cpm解调器与极化码迭代译码器通过交织操作相串联构成；所述 cpm解调器采用 map判决准则。
42、上述优选方案的有益效果是：
43、 cpm解调器与极化码迭代译码器通过交织操作相串联，能够将信道中的突发错误近似为随机错误，降低迭代译码模块间外信息的相关性，同时对于高维调制系统，有助于降低相邻比特间的相关性。串行模式下接收端只需部署一个迭代接收器即可满足需求。
44、作为优选，步骤s4中所述 polar- noma系统接收器包括 lmmse- sic模块，以及多个与 lmmse- sic模块相连接的迭代接收器。
45、上述优选方案的有益效果是：
46、通过设置 lmmse- sic模块，能够基于最小化输出信号与实际信号间均方误差的原则来获得干扰抑制与噪声增幅间的平衡，同时每次对某一个用户信号 进行检测时只需更新计算矩阵的一行，从而缩短了计算时间。
1.一种适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，步骤s1中所述极化码构造采用高斯近似构造算法或极化重量构造算法。
3.根据权利要求2所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，所述高斯近似构造算法，具体为：计算原编码信道对数似然比的数学期望，以及经信道极化后的各子信道对数似然比的数学期望；对各数学期望值进行排序，完成极化码的序列生成。
4.根据权利要求3所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，所述原编码信道对数似然比的数学期望的计算公式为：
5.根据权利要求2所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，所述极化重量构造算法具体为：通过序列号计算获得各子信道的权重，根据各子信道的权重进行排序，完成极化码的序列生成；
6.根据权利要求1所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，步骤s2中所述极化码迭代译码器采用scan译码算法进行设计；
7.根据权利要求6所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，步骤s203中所述初始化后的先验l值表示公式为：
8.根据权利要求6所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，步骤s204中所述最终判决的表示公式为：
9.根据权利要求1所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，步骤s3中所述迭代接收器由cpm解调器与极化码迭代译码器通过交织操作相串联构成；所述cpm解调器采用map判决准则。
10.根据权利要求1所述的适用于下行信道的物联网多用户联合译码方法，其特征在于，步骤s4中所述polar-noma系统接收器包括lmmse-sic模块，以及多个与lmmse-sic模块相连接的迭代接收器。
