[发明专利]一种LT码和多连接结合的低时延信道编码方法

说明书

本发明涉及一种LT码和多连接结合的低时延信道编码方法，属于信道编码技术领域。所述方法对LT码的度分布函数进行优化，即确定双比例系数联合度分布的度分布函数，并依据信道条件，确定最优的比例系数，利用优化后的度分布函数产生编码符号，通过两条链路进行传输，在接收端将两条链路中收到的编码符号进行合并，进行置信硬判决译码。该方法在译码时延和通信系统稳定性的指标上取得较HARQ与传统多连接较好的表现，优化度分布函数之后的LT码在传输时误码率取得了显著的降低，在译码开销达到0.5时可低于10^‑5。

技术领域

本发明涉及一种LT码和多连接结合的低时延信道编码方法，属于信道编码技术领域。

背景技术

喷泉码(Fountain Codes)是一种有效的信道编码方法，包含LT码、Raptor码以及在线喷泉码等多种码型。发送端能从k个信源符号中，随机选取d个进行异或操作，产生无穷多个编码符号，接收机可以从任意n个编码符号恢复出信源符号，其中n略大于k。相比传统固定码率的信道编码方式，喷泉码的码率可以随着信道状况自适应的改变，无需预先获取信道状态信息，因而被广泛应用于多媒体通信、卫星通信、数据分发等场景。

随着技术的进步与时代的发展，通信系统在进行着一代又一代的迭代过程。第五代移动通信系统的目标不仅是追求更快速通信，同时新一代的移动通信系统也追求低时延高可靠通信(Ultra-Reliable Low Latency Communications,URLLC)这一目标。URLLC的基本定义反映在其名字中，即在进行信源符号的传输时，同时具备低时延性和高可靠性这一对特性，然而在通信系统中，高可靠性和低时延一直是一对矛盾。在不远的未来，各类远程操作、智能无人驾驶都将会是URLLC发挥巨大作用的舞台，给我们的生活带来巨大的便利。URLLC在传输时延和通信可靠性方面的指标有着严苛的要求，这些指标由国际化标准组织3GPP制定提出。对于时延这一性能指标，0.5ms是用户上行和下行时延的最低要求。而对于可靠性这一指标，3GPP对URLLC一次传送的可靠性要求为：用户面时延1ms内，传送32字节包的可靠性为1～10^-5。

然而，一直以来，保证高可靠性的同时缩短信息的传输时延对于通信系统的设计是一对存在很久的矛盾。为了保证通信系统数据传输可靠性，在第四代移动通信系统中，普遍采用混合自动重传请求(Hybrid Automatic Repeat reQuest，HARQ)方式保证通信的可靠性。HARQ的具体原理为：将前向纠错编码和自动重传请求相结合，即在信道编码无法保证所需可靠性时，通过反馈请求发送端重传数据，并将接收到的数据合并，用牺牲无线资源与译码时间的方式来提高传输可靠性。HARQ虽然能保证通信系统传输信源符号时的可靠性，但数次重传造成巨大的传输时延，无法适用于时延敏感场景。喷泉码是一种有望替代HARQ的差错控制方式。喷泉码的接收端只需接收到足够多数量的编码符号，就可以保证译码准确性，从而避免了反馈重传机制带来的时延和信令开销。

5G时代，随着时延和可靠性等各项指标越来越严苛，通信站点的密度、重合度正在以较快的速度提升，更加凸显的网络异构性，以及终端多制式技术已经逐步发展至成熟阶段，多连接技术作为一个解决移动性、系统容量和可靠性的重要技术再次被提了出来。多连接技术的核心内容为：设计釆用了用户平面和控制平面分离的思想，使工作在无线资源控制连接态的终端同时连接至少两个网络节点。然而，传统的多连接技术会造成无线资源的浪费，将喷泉码与多连接技术相结合，可以保证通信系统在稳定性和低时延的指标上都取到较好的表现，减少一部分信令开销，节省无线资源使用数量，取得比传统多连接更好的性能。

本发明旨在对HARQ方案传输时造成巨大的传输时延、传统多连接方案传输会造成较大的译码开销这两个问题，针对传统的LT码的度分布函数进行优化，并将LT码与多连接方案进行结合，在译码时延和通信系统稳定性的指标上取得较HARQ与传统多连接方案较好的表现。

发明内容