[发明专利]零时延相关信源广播通信方法

说明书

本发明提供了一种零时延相关信源广播通信方法，包括：将一对无记忆且平稳的高斯相关信源输入编码器，由所述编码器映射成两路单独的信道符号后分别输出；每一路输出的所述信道符号分别叠加高斯白噪声信号后，传输给1比特模数转换器进行处理；经过所述1比特模数转换器处理后，将处理后的信号传输至译码器，由所述译码器在用户端重构信源信息，第一用户关注第一信源的重构，第二用户关注第二信源的重构；根据所述重构信源信息判断系统的失真性能。本发明通过非参数化映射算法，能够提升系统的失真性能。

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种零时延相关信源广播通信方法。

背景技术

现代无线通信系统通过利用接近达到信道容量的信道编码和高度优化的压缩算法，实现可靠传输特定的高速率内容类型，比如说联合图像专家组(JPEG)和动态图像专家组(MPEG)。然而，许多新兴的应用，如物联网(IOT)或者机器与机器间通信(M2M)，进一步限制了通信设备的成本和复杂度，或者对可用的能量和端到端延迟提出更高要求，这使得许多已知的编码方法和调制技术不再适用。例如，在监测智能电网中的电力线的故障等对时间敏感的控制应用中，底层信号应该在极小时间延迟约束内被测量并传送到接收端。在上述情况下，我们既不能通过测量多个信号来提高压缩效率，也不能通过多次使用信道来接近信道容量。

广播通信是使用公共信道将信息从中央节点传输到多个设备的通信方式。广播通信被应用在许多场景中，例如蜂窝系统的下行链路，或者无线传感器网络(WSN)，以此控制节点与大量传感器之间的通信。在广播信道上可靠地传输信息的一个方案是基于信源信道分离的机制，也就是信源编码和信道编码分开分别优化。

一般情况下，基于信源信道分离的编码方案能够提供接近最优的性能，但同时，该方案也存在一定的缺陷。一方面，基于信源信道分离的编码方案要求编码端使用长码字以接近理论最优界，但这会导致编码复杂度增大并且带来较高的时延。另一方面，由于编码率取决于信道条件，系统需要在时变环境中重新设计，从而使编码器与信道条件相匹配。因此，基于信源信道分离的编码方案通常情况下，在多用户的环境中并不是最优的。

发明内容

本发明的实施例提供了一种零时延相关信源广播通信方法，包括：

步骤1，将一对无记忆且平稳的高斯相关信源输入编码器，由所述编码器映射成两路单独的信道符号后分别输出；

步骤2，每一路输出的所述信道符号分别叠加高斯白噪声信号后，传输给1比特模数转换器进行处理；

步骤3，经过所述1比特模数转换器处理后，将处理后的信号传输至译码器，由所述译码器在用户端重构信源信息，第一用户关注第一信源的重构，第二用户关注第二信源的重构；

步骤4，根据所述重构信源信息判断系统的失真性能。

其中，所述步骤1具体包括：

所述编码器接收一对无记忆且平稳的高斯相关信源(X₁,X₂)，信源的均值为零，方差为编码器输出为V，编码器接收一对信源符号而映射一个信道符号作为输出，实现2:1的压缩编码，编码器输出须满足功率限制；

E[||α(X₁,X₂)||²]≤P (1)。

其中，所述步骤2具体包括：

在所述译码器的前端，所述1比特模数转换器对信道输出Y_i进行量化，量化过程表示为：

其中，所述步骤3具体包括：

所述译码器采用最小均方误差估计器，最小均方误差估计器通过以下公式表示：

其中，p(·)表示概率密度函数。