CN103078712A - 适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法。发送端利用已知的信道状态随时间的变化分布预估每次传输的编码长度，采用“分段有限长”的方式完成各个消息包无间隔的连续无速率编码传输，同时根据每个编码长度包的双程传播时延，用来控制前向递增冗余编码包的发送。接收端累积接收每个消息包的各个编码包，对每个消息包的所有编码包联合进行无速率译码，若译码成功则向发送端返回该消息包的ACK反馈信息。应用该方法可很好地适应宽动态变化信道，同时有效避免传统无速率编码传输方法在长时延信道下带来的信道资源与时隙资源损失。

Description

适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法。

背景技术

在动态长时延信道下，如深空信道，由于收方双方的距离非常远，编码包与反馈信息的传输需要经历很大的时延；同时由于通信环境的复杂性，信道是动态变化的，发送端只能通过学习获取信道状态随时间的动态变化分布，而很难获取每个时刻的瞬时信道状态。如深空信道，它可被建模为一个变参的加性白高斯噪声（AWGN）信道，其噪声方差按照一定统计分布在一个范围内变化。对这样的动态长时延信道，采用传统的码率固定的信道编码（如Turbo码、LDPC码等）需要发送端实时估计瞬时信道状态并调整编码码率以适应信道状态的宽范围变化，并且在传输过程中引入良好的反馈重传方法以保证每一个编码包的可靠传输。然而，由于信道的长时延与动态特性，瞬时信道状态很难估计，同时反馈经历的长时延也极大地降低了传输效率，这都对码率固定的信道编码在动态长时延信道的传输应用提出了挑战。近年来，一类具有自适应信道传输特性的新型信道编码——无速率码（Rateless code），被提出并广泛应用到无线通信中。采用无速率码进行通信传输时，发送端不必事先获取瞬时的信道状态，只需使用一个编码结构源源不断地随机产生发送编码包，直至接收到接收端返回的ACK反馈信息。接收端并不关心某一个具体的编码包是否被成功译码，而只接收到足够多的编码包后尝试译码，若译码失败则再多接收一些编码包继续尝试译码直到译码成功。一旦译码成功，接收端向发送端返回一个非常简单的ACK反馈信息。可见，采用无速率码传输，发送端可在不知道瞬时信道状态的条件下自适应地调整编码码率保证消息的可靠传输，同时在传输过程中只需要返回简单的ACK反馈信息减小开销。

在传统的无速率编码传输方法中，发送端需要在接收到接收端返回的ACK反馈信息才停止对当前消息包的无速率编码发送进入下一消息包的编码。然而，在长时延信道传输场景下，由于编码包与ACK反馈信息都经历了很大的时延，即使当前消息包已经被接收端正确译码且接收端返回了ACK反馈信息，在ACK反馈信息经过很大的时延到达发送端之前，发送端仍将继续发送当前消息包的编码符号，从而导致发送端多发送了很多无用的冗余编码符号。无用的冗余编码符号占用了信道资源与时隙资源，带来信道资源与时隙资源的损失，降低了传输工作效率。

另外，对消息包加以保护以抑制信道传输中的各种干扰的前向差错控制方法目前已经在HARQ（Hybrid Automatic Repeat Request）协议中得到了很好的应用。在HARQ协议中，这种保护主要是采用前向纠错码（FEC）对消息包进行增量冗余编码等方案实现的。对选择性重传HARQ方法，发送端连续无间隔地对各个消息包进行FEC编码传输，若该编码包未被接收端成功译码也不被丢弃，而是向发送端返回NAK反馈信息，发送端收到NAK反馈信息后以选择性重传的方式对未译码成功的消息包进行增量冗余编码后得到新的编码包进行发送，接收端每次都对当前接收的编码包与之前接收的所有编码包进行合并译码，译码成功则向发送端返回ACK反馈信息。另外，发送端为每个编码包维护一个计时器，当计时器发生超时时将重传该编码包。HARQ协议需要接收端根据译码情况对每个编码包返回不同类型的反馈信息，在长时延信道传输下很大影响了传输效率；同时，采用固定码率的FEC编码也不适合宽动态范围的信道传输。因此，在动态长时延信道传输中，如何借鉴选择性重传HARQ协议在完成前向差错控制的同时连续无间隔传输以避免信道资源与时隙资源的损失，同时利用无速率码自适应宽动态变化范围信道的特性保证可靠传输，成为一个具有重要意义的研究问题。

发明内容

本发明的目的是克服在动态长时延信道传输下现有前向差错控制方法与传统无速率编码传输的不足，提供一种适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法。

本发明针对动态长时延信道传输，收发双方距离远，数据传输经历很大的时延，且信道在传输过程中动态变化。收发双方的位置信息随时间的变化可以根据收发双方的运行轨道与运行速度获取，从而双程传播时延随时间的变化也可以得到很好的预估，记为RTD(t)。由于信道的动态变化，发送端只能通过运行轨道的变化规律获取信道状态随时间的变化分布，而不能获取瞬时的信道状态。用信噪比的随时间的分布来描述信道的变化分布，即发送端在已知时刻t₀的信噪比分布条件下，可以获得时刻t₁的信噪比分布，其分布用函数f(γ(t₁)|γ(t₀))表示，其中γ(t)表示时刻t的信噪比。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法，其特征在于，发送端每次发送消息包时首先根据已知的信道状态分布预设计编码包的长度，按该长度对消息包进行“分段有限长”的无速率编码传输，各消息包无间隔地连续无速率编码发送，同时，发送端利用当前时刻预估的双程传播时延为每个编码包预估一个超时时长并启动一个计时器，若在计时器超时前未接收到接收端返回的ACK反馈信息，则下一发送时隙对超时消息包继续作无速率编码得到递增编码包发送，否则依次向后对新的消息包作无速率编码传输；接收端累积接收每个消息包的各个编码包，对每个消息包的所有编码包联合进行无速率译码，若译码成功则向发送端返回该消息包的ACK反馈信息；

设：第m个消息包记为消息包m，消息包m的第i个编码包记为m⁽ⁱ⁾，其“分段有限长”的无速率编码的编码长度为

开始发送时刻为

预估的超时时长为

计时器为

计时器已计时时长为

则预估的超时时刻为

m＝1,2,…,n,…，i＝1,2,…,j,…；当前已发送消息包的最大标号为M；定义集合S_T用于保存发生超时的消息包标号，若接收端成功译码消息包m，则接收端返回消息包m的反馈信息ACKm；

具体步骤如下：

1）初始化：

M＝0；

2）若设置M＝M+1，对消息包M作无速率编码得到长度为

的编码包进行发送，计时器

开始启动计时，进入步骤4）；否则跳至步骤3）；

3）假设集合S_T的第一个元素为标号n，且消息包n已发送过j-1个编码包，从集合S_T中取出第一个元素，更新集合S_T，S_T＝S_T\n，将标号n从集合S_T中删去，关闭计时器对消息包n作无速率编码得到长度为

的编码包进行发送，计时器开始启动计时，进入步骤4）；

4）若当前编码包发送结束，重新回到步骤2）；否则进入步骤5）；

5）若在当前编码包发送过程中计时器

超时，即消息包n的第j个编码包计时时长

更新集合S_T，S_T＝S_T∪n，将标号n添加到集合S_T的最后，同时关闭计时器

进入步骤6）；否则直接进入步骤6）；

6）若在当前编码包发送过程中接收到消息包n的反馈信息ACKn，且当前消息包n正对其第j个编码包进行计时，关闭计时器

更新集合S_T，S_T＝S_T\n，将标号n从集合S_T中删去，回到步骤4）；否则直接回到步骤4）。

本发明中，所述的“分段有限长”的无速率编码的编码长度

是基于发送端的信道状态预估进行设计，在发送消息包m的第i个编码包时，利用预估的平均信噪比设计编码长度，步骤如下：

1）发送端在开始发送当前编码包时先根据当前发送时刻t₂、前一编码包发送时刻t₁，以及时刻t₁的预估信道状态分布f(γ(t₁))，预估得到时刻t₂的信道状态分布为f(γ(t₂))＝f(γ(t₂)|γ(t₁))；

2）若i＝1，即发送消息包m的第1个编码包，计算平均信噪比

计算平均信噪比下信道容量

$C\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}\right)=1-\frac{1}{2\sqrt{2\mathrm{\π}\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}}{\∫}_{-\∞}^{\∞}{\log }_2(1+e^{-x})e^{-\frac{{(x-2\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}})}^2}{8\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}}\mathrm{dx},$

编码长度其中K_m为消息包m的长度，ε为无速率编码开销，取值在15%~20%之间，

表示上取整运算；

3）若i≠1，计算消息包m已被发送的所有编码包总长度计算所有编码包总长度对应的平均信噪比门限 ${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{th}}=C^{-1}\left(\frac{K_m(1+\mathrm{\ϵ})}{L_{i-1}^{\left(m\right)}}\right),$ 其中C^-1(·)表示函数C(·)的反函数，得到条件信噪比分布为

$f^{\&prime;}\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)=f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right|\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)<{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}})=\left\{\begin{array}{cc}\frac{f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)}{{\&Integral;}_0^{{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}}f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)\mathrm{d\&gamma;}}& \mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)<{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}\\ 0,& \mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)>{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}\end{array}\right.,$

计算条件平均信噪比

得到条件平均信噪比下信道容量

$C\left(\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}\right)=1-\frac{1}{2\sqrt{2\mathrm{\&pi;}\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}}}{\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}{\log }_2(1+e^{-x})e^{-\frac{{(x-2\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}})}^2}{8\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}}}\mathrm{dx},$

编码长度

本发明中，所述的预估的超时时长是基于编码包的双程传播时延进行设计，发送端在消息包m的第i个编码包的发送时刻

预估该编码包将经历的双程传播时延为

则预估的超时时长设计为

其中R为传输速率，RTD(t)表示已知双程传播时延随时间t的变化函数。

本发明的优点：

本发明利用已知的信道状态随时间的变化分布在发送端预估每次传输的编码长度，采用“分段有限长”的方式完成各个消息包无间隔的连续无速率编码传输，同时根据每个编码长度包的双程传播时延来控制前向递增冗余编码包的发送。本发明利用了无速率码的自适应信道特性，可很好地适应宽动态变化信道；同时利用了选择性重传前向差错控制方法的连续无间隔传输，有效避免了传统无速率编码传输方法在长时延信道下带来的信道资源与时隙资源损失。

附图说明

图1是适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法的发送流程图；

图2是给定伽马分布参数a＝6和在已知时刻t₀信噪比均值条件下时刻t₁的信噪比均值为G(t₁|t₀)＝1.5＝1.76dB的信噪比分布图；

图3是在给定伽马分布参数a＝6和信噪比均值G(t₁|t₀)＝1.5＝1.76dB以及门限γ_th＝1.5039＝1.77dB的条件信噪比分布图；

图4是在动态长时延信道下的无速率编码前向差错控制传输示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

本发明的适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法为，发送端每次发送消息包时首先根据已知的信道状态分布预设计编码包的长度，按该长度对消息包进行“分段有限长”的无速率编码传输，各消息包无间隔地连续无速率编码发送。无速率编码方式可以采用Raptor Code（见“Raptor Codes”,IEEE Transactions on Information Theory,Vol.52,No.6,pp.2551-2567,June2006）。同时，发送端利用当前时刻预估的双程传播时延为每个编码包预估一个超时时长并启动一个计时器，若在计时器超时前未接收到接收端返回的ACK反馈信息，则下一发送时隙对超时消息包继续作无速率编码得到递增编码包发送，否则依次向后对新的消息包作无速率编码传输。接收端累积接收每个消息包的各个编码包，对每个消息包的所有编码包联合进行无速率译码，若译码成功则向发送端返回该消息包的ACK反馈信息。

设：第m个消息包记为消息包m，消息包m的第i个编码包记为m⁽ⁱ⁾，其“分段有限长”的无速率编码的编码长度为

开始发送时刻为预估的超时时长为

计时器为

计时器

已计时时长为

则预估的超时时刻为m＝1,2,…,n,…，i＝1,2,…,j,…；当前已发送消息包的最大标号为M；定义集合S_T用于保存发生超时的消息包标号，若接收端成功译码消息包m，则接收端返回消息包m的反馈信息ACKm。

适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法发送流程如图1所示，步骤如下：

1）初始化：

M＝0；

2）若

设置M＝M+1，对消息包M作无速率编码得到长度为

的编码包进行发送，计时器

开始启动计时，进入步骤4）；否则跳至步骤3）；

3）假设集合S_T的第一个元素为标号n，且消息包n已发送过j-1个编码包，从集合S_T中取出第一个元素，更新集合S_T，S_T＝S_T\n，将标号n从集合S_T中删去，关闭计时器

对消息包n作无速率编码得到长度为

的编码包进行发送，计时器

开始启动计时，进入步骤4）；

4）若当前编码包发送结束，重新回到步骤2）；否则进入步骤5）；

5）若在当前编码包发送过程中计时器

超时，即消息包n的第j个编码包计时时长更新集合S_T，S_T＝S_T∪n，将标号n添加到集合S_T的最后，同时关闭计时器

进入步骤6）；否则直接进入步骤6）；

6）若在当前编码包发送过程中接收到消息包n的反馈信息ACKn，且当前消息包n正对其第j个编码包进行计时，关闭计时器

更新集合S_T，S_T＝S_T\n，将标号n从集合S_T中删去，回到步骤4）；否则直接回到步骤4）。

无速率编码包是按“分段有限长”的方式进行调度发送的，“分段有限长”的无速率编码的编码长度基于发送端的信道状态预估进行预设计。若待编码发送的每个消息包长度K＝10000比特。信道的变化分布函数f(γ(t₁)|γ(t₀))为参数a＝6的伽马分布函数：

$f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_1\right)\right|\mathrm{\&gamma;}\left(t_0\right))=f(\mathrm{\&gamma;},t_1|t_0)=\frac{1}{\mathrm{\&Gamma;}\left(a\right)}{\left(\frac{a}{G\left(t_1\right|t_0)}\right)}^q{\mathrm{\&gamma;}}^{a-1}{e}^{-\frac{\mathrm{a\&gamma;}}{G\left(t_1\right|t_0)}}=\frac{1}{120}{\left(\frac{6}{G\left(t_1\right|t_0)}\right)}^6{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-\frac{6\mathrm{\&gamma;}}{G\left(t_1\right|t_0)}},$

式中G(t₁|t₀)表示在已知时刻t₀的均值的条件下时刻t₁的信噪比均值。

在发送消息包m的第i个编码包时，编码长度预设计的步骤如下：

1）发送端在开始发送当前编码包时先根据当前发送时刻t₂、前一编码包发送时刻t₁，以及时刻t₁的预估信道状态分布f(γ(t₁))，预估得到时刻t₂的信道状态分布为f(γ(t₂))＝f(γ(t₂)|γ(t₁))。以在已知时刻t₁信噪比均值条件下时刻t₂的信噪比均值为G(t₁|t₀)＝1.5＝1.76dB的信噪比分布（参见附图2）为例，得到

$f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)=\frac{1}{120}{\left(\frac{6}{1.5}\right)}^6{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-\frac{6\mathrm{\&gamma;}}{1.5}}=\frac{512}{15}{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-4\mathrm{\&gamma;}}.$

2）若i＝1，即发送消息包m的第1个编码包，计算平均信噪比

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\mathrm{\&gamma;f}\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)\mathrm{d\&gamma;}={\&Integral;}_0^{\&infin;}\mathrm{\&gamma;}\frac{512}{15}{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-4\mathrm{\&gamma;}}\mathrm{d\&gamma;}=1.5=1.76\mathrm{dB},$

计算平均信噪比下的信道容量

$C\left(\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}\right)=1-\frac{1}{2\sqrt{2\mathrm{\&pi;}\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}}}{\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}{\log }_2(1+e^{-x})e^{-\frac{{(x-2\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}})}^2}{8\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}}}\mathrm{dx}=0.6231123875.$

消息包m的长度K_m＝K＝10000比特，固定无速率编码开销为17%，得到发送消息包m的第1个编码包的长度为

比特。

3）若i≠1，计算消息包m已被发送的所有编码包总长度

为说明方便以

比特为例，计算所有编码包总长度对应的平均信噪比门限为

${\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}=C^{-1}\left(\frac{K_m(1+\mathrm{\&epsiv;})}{L_{i-1}^{\left(m\right)}}\right)=C^{-1}\left(\frac{1000\&times;(1+0.17)}{18778}\right)=C^{-1}\left(0.6231\right)=1.5039=1.77\mathrm{dB}$

其中C^-1(·)表示函数C(·)的反函数，具体计算方法为

（J^-1(x)的近似计算见“Design of Low-Density Parity-Check Codes for Modulation andDetection”，IEEE Transactions on Communications,Vol.52,No.4,pp.670-678,April,2004）。以平均信噪比门限γ_th＝1.5039＝1.77dB为条件，计算条件信噪比分布（参见附图3）

$f^{\&prime;}\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{512}{15}{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-4\mathrm{\&gamma;}}/0.5568=61.3002{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-4\mathrm{\&gamma;}},& \mathrm{\&gamma;}<1.5039\\ 0,& \mathrm{\&gamma;}>1.5039\end{array}\right.,$

计算条件平均信噪比

$\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}={\&Integral;}_0^{{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}}\mathrm{\&gamma;}{f}^{\&prime;}\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)\mathrm{d\&gamma;}={\&Integral;}_0^{1.5068}\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;61.3002{\mathrm{\&gamma;}}^5{e}^{-4\mathrm{\&gamma;}}\mathrm{d\&gamma;}=1.0742=0.3109\mathrm{dB},$

得到平均信噪比下信道容量

$C\left(\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}\right)=1-\frac{1}{2\sqrt{2\mathrm{\&pi;}\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}}}{\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}{\log }_2(1+e^{-x})e^{-\frac{{(x-2\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}})}^2}{8\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}}}\mathrm{dx}=0.50939289,$

则编码长度

比特。

发送端为每个编码包维护一个计时器，当计时器超时时将对消息包继续作无速率编码发送递增编码包，因此需要对每个编码包预估一个超时时长。该超时时长的设计应保证接收端累积接收包括当前编码包后若成功译码返回的ACK反馈信息在当前编码包计时器超时前到达，该时长包括编码包的传输时间及双程传播时延。在动态长时延信道场景下，已知双程传播时延随时间的变化预估为RTD(t)。发送端在消息包m的第i个编码包的发送时刻可预估得到该编码包将经历的双程传播时延

若用R＝1Mbps的传输速率，则其超时时长设计为 $T_m^{\left(i\right)}=N_m^{\left(i\right)}/R+\mathrm{RTD}\left(t_m^{\left(i\right)}\right)=N_m^{\left(i\right)}/(1\&times;{10}^6)+\mathrm{RTD}\left(t_m^{\left(i\right)}\right).$

图4是一个在动态长时延信道下的无速率编码前向差错控制传输示意图，图中，标号1,2,3,4,5,2,6,5,7,8,2，……的方块依次表示消息包1的第1个编码包，消息包2的第1个编码包，消息包3的第1个编码包，消息包4的第1个编码包，消息包5的第1个编码包，消息包2的第2个编码包，消息包6的第1个编码包，消息包5的第2个编码包，消息包7的第1个编码包，消息包8的第1个编码包，消息包2的第3个编码包，以此类推。

发送端对消息包1作Raptor Code编码产生长度为

的编码包进行发送，开始启动计时器预估得到超时时刻为

发送完消息包1的第1个编码包后未达到超时时刻

则无间隔地往后对消息包2作Raptor Code编码产生长度为的编码包进行发送，并开始启动计时器

以此类推，直至在发送消息包5的第1个编码包过程中接收到消息包1的反馈信息ACK1，则停止对消息包1的编码包的计时；此外，在发送消息包5的第1个编码包发送过程中消息包2的第1个编码包达到超时时刻

则发送完消息包5的第1个编码包后无间隔地对消息包2作无速率编码产生长度为

的编码包进行发送，并开始启动计时器

之后，在发送消息包8的第1个编码包发送过程中消息包2的第2个编码包达到超时时刻则发送完消息包8的第1个编码包后无间隔地对消息包2作无速率编码产生长度为

的编码包继续发送，并开始启动计时器

整个发送过程以此类推不断持续下去。

接收端累积接收每个消息包的各个编码包，对每个消息包的所有编码包联合进行无速率译码。以消息包1为例，接收到消息包1的第1个编码包后译码成功，则向发送端返回消息包1的反馈信息ACK1。以消息包2为例，接收到消息包2的第1个编码包后未译码成功，不向发送端返回任何反馈信息；接收到消息包2的第2个编码包后利用消息包2的前两个编码包进行无速率联合译码，仍未译码成功，不向发送端返回任何反馈信息；接收到消息包2的第3个编码包后利用消息包2的前3个编码包进行无速率联合译码，译码成功则向发送端返回消息包2的反馈信息ACK2。

Claims (3)

1.适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法，其特征在于，发送端每次发送消息包时首先根据已知的信道状态分布预设计编码包的长度，按该长度对消息包进行“分段有限长”的无速率编码传输，各消息包无间隔地连续无速率编码发送，同时，发送端利用当前时刻预估的双程传播时延为每个编码包预估一个超时时长并启动一个计时器，若在计时器超时前未接收到接收端返回的ACK反馈信息，则下一发送时隙对超时消息包继续作无速率编码得到递增编码包发送，否则依次向后对新的消息包作无速率编码传输；接收端累积接收每个消息包的各个编码包，对每个消息包的所有编码包联合进行无速率译码，若译码成功则向发送端返回该消息包的ACK反馈信息；

设：第m个消息包记为消息包m，消息包m的第i个编码包记为m⁽ⁱ⁾，其“分段有限长”的无速率编码的编码长度为

开始发送时刻为

预估的超时时长为

计时器为

计时器

已计时时长为则预估的超时时刻为

m＝1,2,…,n,…，i＝1,2,…,j,…；当前已发送消息包的最大标号为M；定义集合S_T用于保存发生超时的消息包标号，若接收端成功译码消息包m，则接收端返回消息包m的反馈信息ACKm；

具体步骤如下：

1）初始化：

M＝0；

2）若

设置M＝M+1，对消息包M作无速率编码得到长度为

的编码包进行发送，计时器

开始启动计时，进入步骤4）；否则跳至步骤3）；

3）假设集合S_T的第一个元素为标号n，且消息包n已发送过j-1个编码包，从集合S_T中取出第一个元素，更新集合S_T，S_T＝S_T\n，将标号n从集合S_T中删去，关闭计时器对消息包n作无速率编码得到长度为的编码包进行发送，计时器

开始启动计时，进入步骤4）；

4）若当前编码包发送结束，重新回到步骤2）；否则进入步骤5）；

5）若在当前编码包发送过程中计时器

超时，即消息包n的第j个编码包计时时长更新集合S_T，S_T＝S_T∪n，将标号n添加到集合S_T的最后，同时关闭计时器

进入步骤6）；否则直接进入步骤6）；

6）若在当前编码包发送过程中接收到消息包n的反馈信息ACKn，且当前消息包n正对其第j个编码包进行计时，关闭计时器

更新集合S_T，S_T＝S_T\n，将标号n从集合S_T中删去，回到步骤4）；否则直接回到步骤4）。

2.根据权利要求1所述的适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法，其特征在于所述的“分段有限长”的无速率编码的编码长度

是基于发送端的信道状态预估进行设计，在发送消息包m的第i个编码包时，利用预估的平均信噪比设计编码长度，步骤如下：

1）发送端在开始发送当前编码包时先根据当前发送时刻t₂、前一编码包发送时刻t₁，以及时刻t₁的预估信道状态分布f(γ(t₁))，预估得到时刻t₂的信道状态分布为f(γ(t₂))＝f(γ(t₂)|γ(t₁))；

2）若i＝1，即发送消息包m的第1个编码包，计算平均信噪比

计算平均信噪比下信道容量

$C\left(\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}\right)=1-\frac{1}{2\sqrt{2\mathrm{\&pi;}\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}}}{\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}{\log }_2(1+e^{-x})e^{-\frac{{(x-2\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}})}^2}{8\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&gamma;}}}}\mathrm{dx},$

编码长度

其中K_m为消息包m的长度，ε为无速率编码开销，取值在15%~20%之间，

表示上取整运算；

3）若i≠1，计算消息包m已被发送的所有编码包总长度

计算所有编码包总长度对应的平均信噪比门限

其中C^-1(·)表示函数C(·)的反函数，得到条件信噪比分布为

$f^{\&prime;}\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)=f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right|\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)<{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}})=\left\{\begin{array}{cc}\frac{f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)}{{\&Integral;}_0^{{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}}f\left(\mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)\right)\mathrm{d\&gamma;}}& \mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)<{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}\\ 0,& \mathrm{\&gamma;}\left(t_2\right)>{\mathrm{\&gamma;}}_{\mathrm{th}}\end{array}\right.,$

计算条件平均信噪比

得到条件平均信噪比下信道容量

$C\left(\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}\right)=1-\frac{1}{2\sqrt{2\mathrm{\&pi;}\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}}}{\&Integral;}_{-\&infin;}^{\&infin;}{\log }_2(1+e^{-x})e^{-\frac{{(x-2\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}})}^2}{8\stackrel{\&OverBar;}{{\mathrm{\&gamma;}}^{\&prime;}}}}\mathrm{dx},$

编码长度

3.根据权利要求1所述的适合动态长时延信道传输的无速率编码前向差错控制方法，其特征在于所述的预估的超时时长

是基于编码包的双程传播时延进行设计，发送端在消息包m的第i个编码包的发送时刻预估该编码包将经历的双程传播时延为

则预估的超时时长设计为

其中R为传输速率，RTD(t)表示已知双程传播时延随时间t的变化函数。

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