[发明专利]基于无速率码的自适应多分辨率数据广播方法

说明书

本发明公开了一种基于无速率码的自适应多分辨率数据广播方法。该方法在发送端将分为一个基础层以及多个增强层的数据的每一层的数据比特，单独进行LDPC编码，将编码结果按顺序排列，对所有编码结果进行LT编码并发送编码结果：最初，LT编码时使用的比特只从基础层中选择；随着编码比特不断产生，编码时使用的比特选择范围不断扩展，更多的增强层比特加入编码；接收端可以积累编码比特，并使用普通串行置信度传播的译码方式进行译码；接收机能够自适应接收条件的变化，处理能力越强，就能译出更多增强层数据，还原出更高分辨率的数据。

技术领域

本发明涉及通信领域的广播技术，具体涉及一种基于无速率码的自适应多分辨率数据广播方法。

背景技术

在下一代无线通信系统的研究中，一个重要的场景就是针对多个接收端的多播、广播传输，而随着接收端数目的增长，发送端需要的传输开销也指数性增长。在无线通信场景下，由于无线信道易受干扰的特性以及不同无线接收端处理能力的巨大差距，很难保证所有用户都获得最优的通信质量，甚至无法保证所有用户都能获得正常的服务；

目前实践中，实现这种广播通信的做法有：1.多个单播，使用最简单的方式，发送端通过建立独立的通信连接与每个接收端实现数据传输；这种情况下，多个接收端互相独立，占用不同信道，将相同的数据在多个连接中重复传输，浪费大量通信资源；2.简单广播，所有接收端同时使用一个广播信道，使得发送端只需要发送一次原数据，而不需要重复传输；但是，多播机制无法保证每个接收端的通信可靠性，特别是在无线通信场景中，不同接收端信道情况、计算处理能力差异巨大，对条件较好的接收端容易造成资源利用不充分，对于条件较差的接收端，又容易译码失败，造成服务中断，而复杂的反馈信息也会造成反馈洪泛，占用发送端的计算处理能力以及通信资源；3.对于源数据，发送端准备多个发送数据流，每个数据流使用不同的码率进行编码，使用户主动选择需要的服务质量，从发送端请求相应的编码数据，这样不但造成了用户选择错误或信道发生变化时的服务中断，也造成了发送端的计算、通信资源的极大浪费，此外，这样也需要很大的信令开销来保证多个发送数据流之间的发送同步以及发送端与接收端之间的同步，在直播的场景下，这样的开销尤其大；

对于多播、广播中传输的常见流式数据如视频、音频等，其一般都可以分为多层，其基础层的数据能保证用户的最基本通信质量需求，后续层都是对前一层数据的增强，包含了进一步的细节信息，用户获得的增强层数据越多，就能够还原出更高分辨率的数据，获得更好的还原质量；如在灰度图像中，通常使用8比特数据表示某个像素点的灰度，那么一个简单的分层方法是：基础层数据为8比特数据的高2比特，第一增强层为其次2比特，第二增强层为最后4比特；这样，若只有第一层比特，接收端也能大致恢复出该图像；如果收到了第二层数据，与第一层数据组合，恢复精度会提高；如果收到全部三层数据，能够无损地恢复出该图像；

无速率编码是一种基于概率分布的随机编码方式，不断地产生编码包发送到信道中。而接收端收集这些编码包，并尝试译码。按照信道容量理论，在接收端收集到了足够多的编码包之后就能以一个趋向于1的概率译码成功。译码成功后就反馈ACK到发送端，译码不成功则继续收集编码包。这就是无速率码特有的桶积水效应。由此可见，信道条件好时，接收端收到较少的编码包就能成功译码，信道条件较差时，接收端会自动收集更多编码包，主动降低码率趋近于理论信道容量值，最终译码成功。由此可见，无速率编码可以主动自适应信道状态的变化，实现最优码率的逼近，又完全不依赖发送端的信道信息。因为无速率码的这一特性，近年来许多研究人员探索了其在网络传输、多媒体传输、深空通信、高铁通信等多个领域的应用。在广播场景中，无速率码由于其反馈信息少、自适应的特性也备受关注。

发明内容

本发明针对流式数据能够分层的性质，设计一种基于无速率码的自适应多分辨率数据广播方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于无速率码的自适应多分辨率数据广播方法，包括以下步骤：

(1)在广播通信系统发送端中依次进行多分辨率LDPC编码以及多分辨率LT编码；