[发明专利]用于改进无比率编码系统的吞吐量和差错性能的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及编码方案，更具体地涉及改进无比率(也称作喷泉)编码方案的吞吐量和差错性能。

背景技术

不同于块编码或者卷积编码，在无比率编码中不指定比率。本领域公知的无比率编码方案包括Luby变换(LT)编码以及Raptor编码。喷泉编码(也称作无比率擦除(erasure)编码)是具有以下属性的一类擦除编码：可以根据源符号的给定集合来产生编码符号的潜在无限序列，使得可以从大小等于或者仅稍稍大于源符号数目的编码符号的任意子集合中恢复原始源符号。如果可以从任意k个编码符号中恢复原始的k个源符号，则喷泉编码是最优的。已知喷泉编码具有高效的编码和解码算法，并允许以高概率从任意k’个编码符号中恢复原始的k个源符号，其中k’仅比k大一点。无比率编码方案原本应用于擦除信道，而最近应用于有噪声的信道。一些传统无比率编码方案使用长度估计，该长度估计是估计或预测为了对无比率编码成功地进行解码而需要多少比特或符号的任意方案。

理论上，长度估计可以预测通信系统中无比率编码所需的长度。然而，实际上，当将长度估计应用于无比率编码通信系统时，由于无比率编码在很多情况下达不到信道容量，因此差错率较高。信道容量是可发送并可靠接收的每符号中信息/数据比特的最大数目的度量。因此，在接收侧需要附加解码开销以补偿发送侧的错误的长度估计。

一些现有技术长度估计方法通过应用静态扩缩因子来解决该问题。在使用长度估计的一些传统无比率编码方案中，将固定的扩缩因子应用于长度估计以补偿不精确的编码长度估计。如果固定的扩缩因子等于1，则其实际上未得到补偿。

在现有技术无比率编码方案中不存在功率调整。如果所需的已编码比特数目在给定功率电平处太多，则会发生差错，这是由于在截止时间之前不能发送足够的已编码比特。即，没有选择通过增加功率电平从而减少为了在接收器侧成功地解码而应当发送的已编码比特的数目，来改进SNR。在接收侧，现有技术中没有给出相应的以下考虑：为了加强接收器在截止时间之前对所发送的已编码比特进行解码的能力而与在发送器侧提高功率。如果SNR良好，则增加功率电平会收益极少。

在现有技术无比率编码方案中，长度估计不是自适应的，也没有采用自适应调制。即，如果需要发送太多的已编码比特，使得不可能满足截止时间，则不存在备选方案，只能引起差错和性能下降。

将自适应长度估计、自适应调制以及功率调整应用于无比率/喷泉编码方案将是有利的。如此处所使用的，“/”表示相同或相似组件或概念的备选名称。即，此处可以用“/”来表示“或者”。

发明内容

本发明包括用于改进无比率编码方案的吞吐量和差错性能的若干方法，该无比率编码方案包括使用长度估计的现有技术无比率编码方案。本发明的方法还增大了在截止时间之前成功解码的概率，通过发送更少的符号来节约发送器功率，并通过需要更少的解码计算量来节约接收器功率。本发明的方法包括自适应长度估计、功率调整以及自适应调制。本发明的方法符合3G HSDPA并适合于下一代通信系统。

通常，通信系统的可靠性和吞吐量是冲突的。即，如果吞吐量增大，则损失差错性能，反之亦然。然而，此处描述的方法的使用不仅达到极好的差错率性能，还增大了应用长度估计的无比率编码系统的吞吐量。此外，通过更精确的且自适应的长度估计显著地节约了发送器和接收器的功率。通过应用自适应调制和功率调整来增大吞吐量，这增大了在截止时间之前成功解码的概率。

为了进一步节省功率(通过发送更少比特)同时精确地估计所需长度，此处描述了利用自适应扩缩因子的新的自适应长度估计方案。对于不同的SNR，所需的编码开销是不同的，所以用于不同SNR下的不同信道的不同扩缩因子是所期望的。

实际的通信系统(例如，多媒体通信系统)通常具有对信息/数据进行通信的截止时间。一旦到达了截止时间，如果尚未接收到该数据/信息或者尚未适当地对该数据/信息进行解码，则通信系统必须放弃。这在需要在特定时间或截止时间之前显示数据的多媒体或成流通信系统中是尤其正确的。在无比率编码系统中，如果不能在到达截止时间之前对成功解码所需数目的已编码信息/数据比特进行通信，则接收器放弃并且发生差错。本发明将自适应长度估计、功率调整以及自适应调制应用于无比率编码系统/方案，以解决上述问题。功率调整使得传输和解码需要更少已编码比特。由于更高效的信道容量和每符号更高数目的比特是可能的，使得自适应调制进一步改进性能并缩短传输相同数目已编码比特所需的时间。

本发明的方法解决了现有技术方案的性能下降问题，并具有以下附加优点：