本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種raptor碼的高效harq方法。

背景技術(shù)：

信道編碼是數(shù)字信息傳輸技術(shù)中的一個重要的研究領(lǐng)域，其中噴泉碼以其可變碼率的靈活特性受到了研究者們的重視，并得到了一定的應(yīng)用。而后來提出的raptor碼加入了預(yù)編碼，使得這種級聯(lián)的噴泉碼的性能得到了更進(jìn)一步的發(fā)揮，目前raptor碼是一種應(yīng)用較為廣泛的噴泉碼。raptor碼一般采用fec技術(shù)，而當(dāng)在信道條件較差的情況下，單純采用fec技術(shù)很難達(dá)到較低的誤碼率和誤塊率，從而有學(xué)者提出了raptor碼的harq技術(shù)，以解決fec技術(shù)自身的缺陷。

harq技術(shù)是一種將fec技術(shù)和arq技術(shù)結(jié)合使用的一種新的技術(shù)，現(xiàn)用的harq技術(shù)基本分為三種類型，第一種類型為簡單的harq技術(shù)，即在fec糾錯能力之外直接采用arq，故每次重傳的數(shù)據(jù)包內(nèi)容是一樣的，同時對譯碼錯誤的數(shù)據(jù)包進(jìn)行丟棄操作；第二種類型為一種增量冗余方法，即每一次重傳的數(shù)據(jù)都是新的冗余信息，而每次重傳的冗余信息都會結(jié)合之前譯碼錯誤后所保存的數(shù)據(jù)包來進(jìn)行合并譯碼，從而可一定程度上減少了重傳次數(shù)，但每次重傳的數(shù)據(jù)無法自行解碼，故假如第一次接收的信息受到較為嚴(yán)重的損壞，則會嚴(yán)重影響后續(xù)重傳譯碼；第三種類型與第二種類型類似，但要保證每次重傳的數(shù)據(jù)信息是可以自行解碼的，同時對重傳數(shù)據(jù)加入一定的約束，如互補(bǔ)、增強(qiáng)等等，或在接收端加入一定的有用信息提取，有利于生成有效的重傳數(shù)據(jù)，第三種類型的harq在性能上明顯優(yōu)于第一第二種harq，但其算法復(fù)雜度也明顯增大。各種方法針對的應(yīng)用場景均有所不同，性能和計算復(fù)雜度上也不同，各有各的優(yōu)點和缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種raptor碼的高效harq方法。

該方法針對現(xiàn)有三種類型harq技術(shù)的優(yōu)缺點，在利用第一種簡單的harq的基礎(chǔ)上，同時有效地結(jié)合了第二種、第三種harq，加上一定簡單有效的約束，使得新的harq機(jī)制在性能提升的同時，編譯碼復(fù)雜度不會太高，是raptor碼的一種高效harq方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種raptor碼的高效harq方法，包括如下步驟：

s1數(shù)據(jù)發(fā)送端將原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行raptor編碼生成編碼數(shù)據(jù)包packet_1，接著向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果接收端譯碼成功，則向發(fā)送端返回標(biāo)志信息c_ack＝1，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程；

如果譯碼失敗，則返回c_ack＝0，同時保存本次接收的數(shù)據(jù)包及譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)，發(fā)送端接收到c_ack＝0后繼續(xù)向接收端發(fā)送packet_1，設(shè)置閾值t1并進(jìn)入s2；

s2如果接收端譯碼成功，則向發(fā)送端返回標(biāo)志信息c_ack＝1，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程；

如果譯碼失敗，則先保存接收的數(shù)據(jù)包及譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)，閾值t1減一，如果信道條件較差，則只返回c_ack＝0；

而如果信道條件較好，將對兩次譯碼失敗的接收數(shù)據(jù)包的譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行異或操作，將異或之后為1的各位置序列反饋到發(fā)送端，同時返回c_ack＝0；如果t1＝0，則設(shè)置閾值t2并進(jìn)入步驟5，否則，進(jìn)入s3；

s3發(fā)送端如果只接收到c_ack，則對原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼生成一定量的冗余數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端；發(fā)送端如果同時接收到c_ack和位置序列，則所生成的冗余是以高概率由原始數(shù)據(jù)包中接收端反饋回來的特定位置，以低概率由原始數(shù)據(jù)包中其他位置來生成的；

s4接收端將利用接收得到冗余數(shù)據(jù)結(jié)合之前譯碼錯誤后所保存的數(shù)據(jù)包來進(jìn)行合并譯碼，進(jìn)入s2；

s5：發(fā)送端對原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新編碼生成編碼數(shù)據(jù)包packet_2發(fā)送到接收端；

s6：接收端將既可利用接收到的數(shù)據(jù)包自行譯碼，也可結(jié)合之前譯碼錯誤后所保存的數(shù)據(jù)包來進(jìn)行合并譯碼，如果接收端譯碼成功，則向發(fā)送端返回標(biāo)志信息c_ack＝1，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程；如果譯碼失敗，則先保存接收的數(shù)據(jù)包，閾值t2減一，返回c_ack＝0；如果t2＝0，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程并提示譯碼失敗，否則，進(jìn)入s5，所述t1及t2為自然數(shù)。

當(dāng)信噪比高于5db時，信道條件較好，否則信道條件差。

本發(fā)明的工作原理：

本發(fā)明的工作原理：所提出的一種raptor碼的高效harq方法是現(xiàn)有的三種harq類型的有效結(jié)合，首先在基本原理上是可行的。而本發(fā)明對現(xiàn)有harq的結(jié)合方法中加入了對前后兩次接收數(shù)據(jù)包的譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的異或操作，異或之后為1的各位置序列表示譯碼判決不確定性大的比特位，說明對該比特位的譯碼信息量不足，所以在下一次重發(fā)的編碼數(shù)據(jù)包中以高概率對這些比特位進(jìn)行冗余編碼，以加入足夠的信息，有利于這些比特位的成功譯碼；同時，異或之后為0的各位置序列表示兩次都譯碼正確或兩次都譯碼錯誤的比特位，對于兩次都譯碼錯誤的比特位，說明兩次的編碼數(shù)據(jù)包中這些比特位的譯碼信息量是明顯不足的，但這些比特位在較好的信道下數(shù)量很少，所以本發(fā)明的harq方法中在信道條件較好情況下以低概率對這些比特位進(jìn)行冗余編碼。

另一方面，為減少整體算法的計算復(fù)雜度，在發(fā)送端第二次重傳時，采取第二種harq方法，只發(fā)送增量冗余，既簡化了編譯碼復(fù)雜度，又符合噴泉碼的特性；在第二種harq方法無法成功譯碼后再采取第三種harq方法來嘗試譯碼，但一般情況下在大多數(shù)數(shù)據(jù)包都能在運(yùn)用到第二種harq方法時成功譯碼，故整體上本發(fā)明的復(fù)雜度比現(xiàn)有harq方法要低。

本發(fā)明的有益效果：

(1)該raptor碼的高效harq方法是對現(xiàn)有harq方法的有效結(jié)合，同時符合噴泉碼本身的特性，其性能優(yōu)于現(xiàn)有harq方法。

(2)該發(fā)明相比于現(xiàn)有harq方法增加了簡單的約束條件，即對譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)異或操作并加以利用，整體上計算復(fù)雜度低于現(xiàn)有harq方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作流程圖；

圖2是本發(fā)明的具體系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例

本發(fā)明屬于數(shù)字信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，一種raptor碼的高效harq方法，現(xiàn)對該方法的具體實施方式進(jìn)行說明。

如圖1所示，是本發(fā)明raptor碼的高效harq方法的具體實施方式，如圖2是本發(fā)明所提出的harq方法的具體系統(tǒng)框圖，包括了raptor編碼器、高斯信道、raptor譯碼器、存儲器、信道估計模塊等等，主要是對原始數(shù)據(jù)包、編碼數(shù)據(jù)包、接收數(shù)據(jù)包和譯碼數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。

下面我們將結(jié)合圖1和圖2對raptor碼的高效harq方法的具體實施方式進(jìn)行說明：

步驟1：數(shù)據(jù)發(fā)送端將原始數(shù)據(jù)包(如00000000)進(jìn)行raptor編碼生成編碼數(shù)據(jù)包packet_1，接著向數(shù)據(jù)接收端發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果接收端譯碼成功，則向發(fā)送端返回標(biāo)志信息c_ack＝1，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程；如果譯碼失敗，則返回c_ack＝0，同時保存本次接收的數(shù)據(jù)包及譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)(如00000110)，發(fā)送端接收到c_ack＝0后繼續(xù)向接收端發(fā)送packet_1，設(shè)置閾值t1＝3并進(jìn)入步驟2；

步驟2：接收端對信道條件進(jìn)行估計，如果接收端譯碼成功，則向發(fā)送端返回標(biāo)志信息c_ack＝1，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程；如果譯碼失敗，則先保存接收的數(shù)據(jù)包及譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)(如00001001)，閾值t1減一，如果信道條件較差，則只返回c_ack＝0，而如果信道條件較好，將對兩次接收數(shù)據(jù)包的譯碼結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行異或操作(00000110⊕00001001＝00001111)，將異或之后為1的各位置序列(比特位4、5、6、7)反饋到發(fā)送端，同時返回c_ack＝0；如果t1＝0，則設(shè)置閾值t2＝3并進(jìn)入步驟5，否則，進(jìn)入步驟3；

步驟3：發(fā)送端如果只接收到接收到c_ack，則對原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼生成一定量的冗余數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端；發(fā)送端如果同時接收到c_ack和位置序列，則所生成的冗余是以高概率由原始數(shù)據(jù)包中接收端反饋回來的特定位置，以低概率由原始數(shù)據(jù)包中其他位置來生成的；

步驟4：接收端將利用接收得到冗余數(shù)據(jù)結(jié)合之前譯碼錯誤后所保存的數(shù)據(jù)包來進(jìn)行合并譯碼，進(jìn)入步驟2。

步驟5：發(fā)送端對原始數(shù)據(jù)包進(jìn)行重新編碼生成編碼數(shù)據(jù)包packet_2發(fā)送到接收端；

步驟6：接收端將既可利用接收到的數(shù)據(jù)包自行譯碼，也可結(jié)合之前譯碼錯誤后所保存的數(shù)據(jù)包來進(jìn)行合并譯碼，如果接收端譯碼成功，則向發(fā)送端返回標(biāo)志信息c_ack＝1，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程；如果譯碼失敗，則先保存接收的數(shù)據(jù)包，閾值t2減一，返回c_ack＝0；如果t2＝0，結(jié)束本次數(shù)據(jù)包的傳輸進(jìn)程并提示譯碼失敗，否則，進(jìn)入步驟5；

所述的閾值t1和閾值t2是自行設(shè)置的，不同的閾值對系統(tǒng)性能和復(fù)雜度有一定的影響。

在圖2的算法實現(xiàn)的具體系統(tǒng)框圖中，總體上包括了數(shù)據(jù)發(fā)送端、數(shù)據(jù)接收端和高斯信道三個部分。數(shù)據(jù)發(fā)送端中原始數(shù)據(jù)包通過raptor編碼器生成編碼數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)接收端包括了信道估計模塊，接收數(shù)據(jù)包通過raptor譯碼器生成譯碼數(shù)據(jù)包，同時存取器可保存接收數(shù)據(jù)包或譯碼數(shù)據(jù)包中的相關(guān)數(shù)據(jù)，用于raptor譯碼器進(jìn)行譯碼。

現(xiàn)有技術(shù)可知在一般情況下，簡單地采用第一種harq方法，即重傳一樣的編碼數(shù)據(jù)包，能夠使得誤碼率降低一定幅度，而第一種harq技術(shù)的機(jī)制在實現(xiàn)上是較為簡單的，故在本發(fā)明所提出的高效harq方法中首先會執(zhí)行簡單地重傳一樣的編碼數(shù)據(jù)包的操作。同時第一次接收的數(shù)據(jù)包仍然會被保存起來，用于后續(xù)的譯碼操作。當(dāng)?shù)谝淮沃貍魅詿o法譯碼正確后，在信道條件較好的前提下，我們將對前兩次的接收數(shù)據(jù)包的譯碼結(jié)果進(jìn)行一定的操作，提取一定的有用信息反饋到發(fā)送端，在本發(fā)明中將對兩次接收數(shù)據(jù)包的譯碼結(jié)果進(jìn)行異或操作，將異或之后為1的各位置序列反饋到發(fā)送端；為了提高效率，發(fā)送端在第二次重傳時，采取第二種harq方法，但所增加的冗余是以高概率由原始數(shù)據(jù)包中接收端反饋回來的特定位置，以低概率由原始數(shù)據(jù)包中其他位置來生成的，此時重傳的數(shù)據(jù)包較小，不可自行譯碼。而在信道條件較差的前提下，發(fā)送端在第二次重傳中將簡單地發(fā)送增量冗余。當(dāng)重傳次數(shù)超過一定的設(shè)定次數(shù)時，所提出的高效harq方法將轉(zhuǎn)換成第三種harq方法進(jìn)行重傳，此時重傳的數(shù)據(jù)包可自行譯碼。在所提出的方法的整個譯碼過程中，每次重傳都可結(jié)合之前譯碼錯誤后所保存的數(shù)據(jù)包來進(jìn)行合并譯碼。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。