一種cofdm系統(tǒng)中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種COFDM系統(tǒng)中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法，該方法包括：將壓縮信源分解為兩個子層，分別計算出其分解前后的資源分配方案和期望重建失真，將分解前后的期望重建失真進(jìn)行比較，若分解前期望重建失真小于分解后期望重建失真，則保存分解前資源分配方案，否則繼續(xù)分解，將這一分解過程遞歸下去，直至依靠子層分解的不等重資源分配不再能獲得更小的期望傳輸失真。本發(fā)明提供的方法基于分而治之DC的思想，能對逐層信源比特的子載波、以及功率資源進(jìn)行高效分配，以減小接收端信源的期望重建失真。
【專利說明】—種COFDM系統(tǒng)中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多媒體通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種COFDM系統(tǒng)中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)典的正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequency Duplex Modulat1n, OFDM)系統(tǒng)下自適應(yīng)比特、功率資源分配方案可以分為兩大類:余量自適應(yīng)(Margin Adaptive, MA)方案和碼率自適應(yīng)(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(jīng)典
MA方案主要包括:Hughes-Hartogs算法-依據(jù)貪心優(yōu)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(tǒng)服務(wù)質(zhì)量(Quality Of Service, Q0S)要求的誤比特率條件下,在最佳系統(tǒng)余量的基礎(chǔ)上，次優(yōu)的比特和功率分配可以通過高效搜索得到；Campell0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(shù)目(即采用相同的調(diào)制方式)，接著從最優(yōu)比特分配結(jié)構(gòu)的必要條件出發(fā)，構(gòu)造出一簇次優(yōu)可行方案集合，然后在其中快速搜索出最優(yōu)比特分配方案，此算法復(fù)雜度可以控制在0(N)，屬于MA方案中復(fù)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(jīng)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(shè)下，接著以最小化此誤碼率為優(yōu)化目標(biāo)，采用拉格朗日(Lagrange, LA)優(yōu)化算法得到最優(yōu)比特分配結(jié)果，最后得到最佳功率分配結(jié)果。然而在以上經(jīng)典資源分配算法中，衡量通信可靠性的標(biāo)準(zhǔn)仍然是解調(diào)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(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)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(yōu)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(tǒng)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(yán)苛的碼流層，顯著提高系統(tǒng)的傳輸效率。
[0003]但是上述方案無法應(yīng)用于實際COFDM通信系統(tǒng)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(tǒng)中，系統(tǒng)總功率通常恒定，而誤碼率要求應(yīng)該隨著信道質(zhì)量的波動動態(tài)變化，上述方案中的基于MA模型的優(yōu)化方法顯然不符合實際資源分配問題的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明針對COFDM系統(tǒng)下分層壓縮信源傳輸，提出了一種結(jié)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(jìn)行高效分配，以減小接收端信源的期望重建失真。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供了一種COFDM系統(tǒng)中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法，該方法包括:
[0006]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；
[0007]將壓縮信源分解為優(yōu)先級較高的H層和優(yōu)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；
[0008]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(yōu)資源分配方案保存；
[0009]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(fù)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；
[0010]將所述H層分為第一 H子層和第二 H子層，重復(fù)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(yīng)的最優(yōu)資源分配方案；其中，N表示正整數(shù)。
[0011]優(yōu)選地，所述期望重建失真是由如下公式求得:

【權(quán)利要求】
1.一種COFDM系統(tǒng)中傳輸分層壓縮信源的不等重資源分配方法，其特征在于，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(yōu)先級較高的H層和優(yōu)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(yōu)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(fù)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(fù)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(yīng)的最優(yōu)資源分配方案；其中，N表示正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述期望重建失真是由如下公式求得:
其中，E{DT}表示接收端分層壓縮信源的期望重建失真，Dtl表示信源初始失真，Λ Di表示第i層碼流正確解碼時可以獲得的失真減小，F(xiàn)ERk表示第k層壓縮信源的殘余誤幀率，Ui表示為第i層壓縮信源分配的子載波集合，N。表示子載波的數(shù)目，Ri表示表示第i層壓縮信源分配的碼率，Tbukk表不數(shù)據(jù)塊持續(xù)時間，Tqfdm表不一個OFDM的符號持續(xù)時間，rk表不第k個子載波分配的比特,Pi表示第i層壓縮信源分配的功率，Pk表示第k個子載波分配的功率，Rt表示待傳輸?shù)姆謱訅嚎s信源的總碼率，Pt表示系統(tǒng)傳輸?shù)目偣β暑A(yù)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述L層中將剩余失真更新為最小期望重建失真，是為了計算同級H層的最小期望重建失真。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述兩層壓縮信源不等重資源分配方法具體包括: 541:根據(jù)多進(jìn)制正交幅度調(diào)制MQAM的調(diào)制理論，分別得到H層和L層子載波解調(diào)誤碼率和功率； 542:在所述H層和L層比特和功率分配的基礎(chǔ)上，根據(jù)期望重建失真的計算公式得到接收端信源的期望重建失真； 543:根據(jù)拉格朗日乘子法得到H層和L層的碼率，進(jìn)而得到功率分配結(jié)果，從而確定了給定參數(shù)Nh、隊和差異化信噪比時兩層信源的最佳不等重資源分配結(jié)果；其中，Nh表示H層占用的子載波的數(shù)目，隊表示L層占用的子載波的數(shù)目544:采用黃金分割搜索法得到最佳差異化信噪比，進(jìn)而求得乂和隊給定下的最佳不等重資源分配方案； 545:對子載波分配方案進(jìn)行搜索，得到兩層信源碼率、功率最佳分配方案以及最小期望重建失真。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述兩層壓縮信源不等重資源分配方法還包括:所述根據(jù)拉格朗日乘子法得到H層和L層的碼率后，對所述碼率分配結(jié)果進(jìn)行迭代修正。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述對子載波分配方案進(jìn)行搜索時通過對H層子載波數(shù)目Nh的一維遍歷搜索。
【文檔編號】H04L27/26GK104080184SQ201410307496
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】趙鍇, 崔慧娟, 唐昆, 劉云龍 申請人:清華大學(xué), 信瑞遞（北京）科技有限公司