[发明专利]删除信道中采用跨层联合编码的有效吞吐量随机优化方法

摘要

本发明公开了删除信道中采用跨层联合编码的有效吞吐量随机优化方法，步骤如下（1）删除信道中发送端将应用进程交付下来的原始数据块先在应用层进行Raptor码编码，编码后的数据传输到物理层再进行R‑S码编码，将经过联合编码后的数据发送到删除信道；（2）经过删除信道的传输，到达接收端的数据先在物理层进行R‑S码解码，解码完成后将解码后的数据传到应用层进行Raptor码解码。完成解码后，接收端将解码的情况反馈给发送端，发送端将根据接收端反馈的信息采取下一步的动作；（3）采用离散随机逼近算法选择合适的跨层联合码率优化删除信道通信系统中的有效吞吐量；本发明能稳定且高效率地实现最大化删除信道中的有效吞吐量。

主权项

删除信道中采用跨层联合编码的有效吞吐量随机优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)删除信道通信系统中发送端得到应用进程交付下来的原始数据块后，确定合适的包大小Lp，将原始数据块分成Nin个数据包，然后在应用层采用Raptor码对这Nin个原始数据包进行编码；编码后的数据包向下传递经过传输层、网络层、数据链路层，经过的每层都为每个数据包加上相应的头部和尾部，最后到达物理层；物理层通过选择合适的码率R对数据链路层传下来的全部数据包进行R‑S码编码，编码完成后发送到删除信道中；(2)经过删除信道的传输，到达接收端的数据先在接收端的物理层进行R‑S码解码，解码完成后将解码后的数据传到应用层进行Raptor码解码；完成解码后，接收端将解码的情况反馈给发送端，发送端将根据接收端反馈的信息采取下一步的动作；(3)采用离散随机逼近算法选择合适的跨层联合码率优化删除信道通信系统中的有效吞吐量，具体步骤如下：①根据R‑S码的码率R以及信道状态信息求出删除信道的删除概率f；然后对应用层采用Raptor码进行前向纠错作分析，得到Raptor码译码失败的概率p(ρ)；最后，结合有效吞吐量的定义，所述有效吞吐量为单位时间的传输的有效信息量，得到有效吞吐量的计算公式y＝y(ρ,R)，以Raptor码的校验率ρ和R‑S码的码率R为自变量，且随信道状态的变化而变化；②定义Raptor码的校验率和R‑S码的码率作为跨层联合码率，记为θ＝(ρ,R)，Raptor码的校验率ρ的所有可能离散取值有M个，R‑S码的码率R的所有可能离散取值有N个，两者共同构成了N×M个可能的离散取值，因此所有联合码率的可行搜索域Θ的大小为|Θ|＝N×M；③得到有效吞吐量的计算公式y＝y(ρ,R)后，用离散随机逼近算法进行迭代求解，用i表示迭代次数；第i＝0次迭代，从可行搜索域中随机选择一个联合码率作为初始的联合码率θ[0]，且将θ[0]设置为初始的最优联合码率θ[0]对应于可行搜索域Θ的第j个元素；初始化所有联合码率的状态概率向量为π[0]＝eθ[0]，所述状态概率向量与可行搜索域Θ一样大小，每个分量对应于Θ中每个联合码率被算法迭代访问的频率，其中eθ[0]是一个单位向量，第j个元素为1，其余元素均为0；④在第i次迭代中，选择的联合码率为θ[i]，结合当前信道状态信息，根据步骤①求出的公式计算对应的有效吞吐量y(θ[i])；⑤在可行搜索域Θ中均匀随机的选择另一联合码率并结合当前的信道状态信息，由步骤①求出的公式计算对应的有效吞吐量⑥比较与y(θ[i])的大小确定下次迭代的联合码率，如果则设置下次迭代的联合码率为否则，令θ[i+1]＝θ[i]；⑦令迭代的步长μ[i]＝1/i，更新所有联合码率的状态概率向量π[i+1]＝π[i]+μ[i+1](eθ[i+1]‑π[i])，其中eθ[i+1]是一个单位向量，1的位置对应于θ[i+1]在可行搜索域Θ中的指标；⑧比较更新后的状态概率向量中联合码率θ[i+1]对应的分量与原最优联合码率对应的分量的大小，确定下次迭代的最优联合码率如果更新当前最优的联合码率为反之，⑨完成一次迭代，回到步骤④继续下一次迭代；经过设定的迭代次数后，得到最优的联合码率。