[发明专利]一种改进的LT译码方法

说明书

技术领域

本发明属于通信系统中信道编码领域，涉及编译码方法，特别是一种改进的LT译码方法，可用于在具有传输时延大，丢包率大，链路易断等特点的应用背景下的LT解码。

技术背景

LT码(Luby Transform Codes)属于数字喷泉码，是一类新型前向纠错编码技术。LT码是第一个将数字喷泉码的概念全面实现的码字，称之为通用擦除码，适用于基于包通信的删除信道环境。LT码采用了随机编码的思想，是一种码率不受限码，也称为无码率码。LT码可以在源端产生无限多的编码数据包，直至接收端能正确恢复源文件。由于其在删除信道下的性能优越，在多播传播，广播通信，卫星通信，数据安全存储等领域具有广泛的应用前景。

LT码的概念由M.Luby等人于2002年提出的，它从K个源数据包在线编码产生的编码数据包序列是无限的，每个编码数据包等于若干随机独立选取的源数据包的异或和。接收方只要收到其中任意m个编码数据包就可以通过译码以高概率成功恢复全部K个源数据包，从而引入一定的译码开销a＝m/K-1。

LT码的一个重要特性就是非固定码率，它使得发送端可以灵活地决定发送数据的长度，从而充分利用信道容量。但在实时视频流传输等有严格延时要求的应用中，发送端只能以相对固定的码率进行发送。事实上，对于每个原始数据块来说，编码端只能生成有限数量的编码符号，然后对下一个原始数据块编码。当信道质量很差，丢包严重时，许多接收者不能收到足够的编码符号进行解码，接收端的译码性能会受到很大的影响。

随着LT码的发展，将LT码引入了具有传输时延大，丢包率大，链路易断等特点的应用背景，并提出将低密度校验矩阵LDPC码与LT码级联的方案。在这些应用背景中使用LT码既不需要握手过程，也不需要反馈信道，简化了通信协议，只要保证收端接收到一定数量的编码数据包，就能高概率还原原始文件。然而现有LT码面临的问题是：发送的编码符号数目有限，对于带宽有限或者信道状况很差的接收者来说，通常接收不到足够的编码数据包，从接收端的角度考虑，如果编码符号数目有限，又无法接收到足够的度为1的数据包，这样就无法完成译码，导致通信失败。

目前关于LT码译码的方法，其行之有效的译码算法主要有高斯消元算法和迭代置信传播法两种。高斯消元算法GE是一类对喷泉码通用的译码方式，适用于各种喷泉码码字。GE算法的缺点是译码复杂度高，其运算量O(nk)随着信息块长度k的增长而快速增加，因此不适用于中长码的运算。置信传播算法BP也称为消息传递算法MP，对于一种度分布设计得当的LT码，采用BP译码算法将在计算性能上获得较大的提高，但对于中长码字而言计算速度难以提高。这是一种广泛使用且有效的LT译码算法。现有BP译码算法的缺点是在循环迭代起始不存在度为1的编码符号，则译码无法启动，在循环迭代中度为1的编码符号消耗殆尽迭代也将被终止，译码器译码失败，接收端继续接收信息，进入下一轮译码。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术存在的问题，提供一种改进的LT码译码方法，以在不需要接收更多的编码符号下，能继续译码，提高译码的效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)组建编码符号集A，根据编码符号集A与输入符号集B的对应关系建立双向二部图；

(2)利用双向二部图，从编码符号集A中寻找度为1的一个编码符号c，根据度为1的编码符号c和与之有一条连接边的输入符号e的连接关系，译出与度为1的编码符号c相连的唯一输入符号e的值，所述“度”就是与编码符号相连的连接边的条数；

(3)将译出的输入符号e的值与其有连接关系的编码符号F的值进行异或运算，得到编码符号F的更新值；

(4)根据编码符号F与输入符号e的连接关系，去除编码符号F和输入符号e之间的连接边，实现对编码符号F的降度，并将步骤(3)中的更新值作为降度后的编码符号F的值；

(5)利用双向二部图，从编码符号集A中再寻找度相差1的两个编码符号m与n，m＞n，对这两个编码符号m和n的值进行异或运算，译出一个输入符号z的值，该输入符号z与编码符号m之间有一条连接边，这条连接边是编码符号m比编码符号n多出的那条连接边；

(6)将译出的输入符号z的值与其有连接关系的编码符号H的值进行异或运算，得到编码符号H的更新值；

(7)根据编码符号H与输入符号z的连接关系，去除编码符号H与输入符号z之间的连接边，实现对编码符号H的降度，并将步骤(6)中的更新值作为降度后的编码符号H的值；