[發明專利]一種COFDM系統中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法

有效

• 申請號: 201410307496.7
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104080184B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 趙鍇;崔慧娟;唐昆;劉云龍
• 申請（專利權）人: 清華大學;信瑞遞(北京)科技有限公司
• 主分類號: H04W72/08
• 分類號: H04W72/08;H04L27/26
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及多媒體通信技術領域，具體涉及一種COFDM系統中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法。

背景技術

經典的正交頻分復用(Orthogonal Frequency Duplex Modulation,OFDM)系統下自適應比特、功率資源分配方案可以分為兩大類：余量自適應(Margin Adaptive,MA)方案和碼率自適應(Rate Adaptive,RA)方案。MA方案中的資源分配是在恒定的總碼率和子載波誤比特率約束下，通過合理的比特/功率分配，使得子載波上需要的總功率最小。經典MA方案主要包括：Hughes-Hartogs算法——依據貪心優化思想，逐層地為總碼率中的每個信息比特選擇所需功率增量最小的子載波，直到所有的比特分配完畢；Chow算法——在滿足系統服務質量(QualityOf Service,QOS)要求的誤比特率條件下，在最佳系統余量的基礎上，次優的比特和功率分配可以通過高效搜索得到；Campello算法——將子載波按照信道增益首先分為若干組，每組子載波裝載相同的比特數目(即采用相同的調制方式)，接著從最優比特分配結構的必要條件出發，構造出一簇次優可行方案集合，然后在其中快速搜索出最優比特分配方案，此算法復雜度可以控制在O(N),屬于MA方案中復雜度最低的資源分配算法。RA方案中的資源分配是在恒定的總功率和總碼率約束下，通過合理的碼率/功率分配，使得子載波上的誤比特率最小。經典RA方案主要包括：Fischer算法——在有效子載波裝載比特誤碼率相同的假設下，接著以最小化此誤碼率為優化目標，采用拉格朗日(Lagrange,LA)優化算法得到最優比特分配結果，最后得到最佳功率分配結果。然而在以上經典資源分配算法中，衡量通信可靠性的標準仍然是解調后的比特誤碼率，并沒有考慮到分層壓縮信源層間比特重要性不同的特性。為解決以上缺點，現有技術中提出了考慮到層間比特重要性等級不同的資源分配方案。上述優化方法均基于MA模型，對層間碼流的比特誤碼率有不同要求，最小化滿足系統QOS要求所需的傳輸功率。顯然這種做法能將稀缺的功率資源集中在誤碼率要求嚴苛的碼流層，顯著提高系統的傳輸效率。

但是上述方案無法應用于實際COFDM通信系統中，一是沒有考慮到信道編碼對于資源分配算法的影響，二是在實際無線多媒體通信系統中，系統總功率通常恒定，而誤碼率要求應該隨著信道質量的波動動態變化，上述方案中的基于MA模型的優化方法顯然不符合實際資源分配問題的需求。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明針對COFDM系統下分層壓縮信源傳輸，提出了一種結合信道衰落情況以及分層壓縮信源率失真特性的不等重資源分配方法，對逐層信源比特的子載波以及功率資源進行高效分配，以減小接收端信源的期望重建失真。

第一方面，本發明提供了一種COFDM系統中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法，該方法包括：

對壓縮信源采用Fischer算法，得到初始資源分配方案及初始期望重建失真；

將壓縮信源分解為優先級較高的H層和優先級較低的L層，并采用兩層壓縮信源不等重資源分配方法，得到H層和L層的資源分配方案及分解后期望重建失真；

比較初始期望重建失真與分解后期望重建失真，若初始期望重建失真小于分解后期望重建失真，則將初始資源分配方案作為最優資源分配方案保存；

若初始期望重建失真大于分解后期望重建失真，將所述L層分解為第一L子層和第二L子層，重復上述步驟直至最后獲得所述L層的第N子層，在所述L層的第N子層獲得最小期望重建失真，并將剩余失真更新為所述L層的第N子層獲得的最小期望重建失真；

將所述H層分為第一H子層和第二H子層，重復上述步驟直至最后獲得所述H層的第N子層，在所述H層的第N子層獲得最小期望重建失真，則保存所述H層的第N子層獲得的最小期望失真對應的最優資源分配方案；其中，N表示正整數。

優選地，所述期望重建失真是由如下公式求得：