[发明专利]一种基于联合矩阵短环消除的Raptor码编码方法

说明书

本发明公开了一种基于联合矩阵短环清除的Raptor码编码方法，主要针对联合矩阵中“1”的分布情况，进行Raptor码中的LT编码时只对联合矩阵中的短环进行消除，具体是进行Raptor码中的LT编码时每一列的“1”的位置生成都要提取相关列并对其进行检测，若随机选择的“1”的位置使得联合矩阵中产生了短环，则重新随机选择“1”的位置并继续检测，直到完成所有LT编码。本编码方法相比于现有方法提高了编码增益。

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，具体涉及一种基于联合矩阵短环消除的Raptor码编码方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人类进入移动通信和互联网时代，个人通信的需求越来越高，不仅要求在“任何时间、任何地点与任何人”进行通话，而且要求通信技术“宽带化、实时化及多媒体化”；“编解码”技术作为通信技术中的重要组成部分，同样面临着更高的要求；为了能够在广播和多播中保证大量数据传输的可靠性，Luby等人于1998年提出了数字喷泉码的概念，这是一种基于删除信道的无码率的纠错码。其主要思想为：在发送端将原始数据分为任意数量K的编码分组，而接收方只要收到其中任意N个编码分组就可以高概率恢复原始数据，而无需知道所接收到的分组具体是哪些。一般情况下，N略大于K，同时我们定义译码开销ε＝Ν/K-1。

Luby在2002年首次提出了实用的可变码率数字喷泉码——LT(Luby Transform)码。LT码编译码复杂度不高且编码采用随机编码方式，从而能够满足不同用户的需求和变化的信道条件。但LT码存在译码成功恢复原始数据所需的运算量与原始数据长度k无法满足线性关系等局限性。为了改善LT码的局限性，Shakrollahi提出了一种性能更佳的数字喷泉码——Raptor码。Raptor码将一种性能良好的传统信道编码如LDPC码与LT码级联，从而提高了其译码效率。Raptor码编码时首先进行预编码，再对于预编码生成的中间码进行LT编码，如图2所示。而Raptor码译码时预编码的纠错能力可以辅助LT码译码，从而提高了译码性能，同时，引入预编码也使得Raptor码的编译码运算量与原始编码长度保持线性关系。

Raptor码中LT编码生成矩阵的短环消除一直是研究者们重点关注的问题，现有的有关Raptor码编码的短环消除算法都是针对LT编码生成矩阵中的短环而提出，或者是针对预编码矩阵中的短环。而Raptor码作为一种预编码与LT码结合的级联码，短环存在的矩阵不止于预编码或者LT码独立的矩阵，而可能同时会存在于其他矩阵中。因此，我们需要继续挖掘Raptor码的性能空间，提出一种性能更佳的Raptor码短环消除的编码方法。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于联合矩阵短环消除的Raptor码编码方法。

本发明针对Raptor码编码中预编码的校验矩阵和LT码的生成矩阵结合而成的联合矩阵如图3所示，对联合矩阵中的短环进行消除。

如图3所示，本发明的关注点为联合矩阵中“1”的分布情况，进行Raptor码中的LT编码联合矩阵中的短环c进行消除，而不考虑预编码校验矩阵中的短环a和LE码生成矩阵G中的短环b,进行Raptor码中的LT编码时每一列的“1”的位置生成都要提取相关列并对其进行检测，若随机选择的“1”的位置使得联合矩阵中产生了短环，则重新随机选择“1”的位置并继续检测，直到完成所有LT编码。

本发明采用如下技术方案：

一种基于联合矩阵短环消除的Raptor码编码方法，包括如下步骤：

S1Raptor预编码，具体为对k个输入符号进行预编码，生成K个中间符号；

S2构建K行N列的全0矩阵G，根据度分布函数随机生成一个度d，d≥1，如果d＝1，则在矩阵G中的相应列随机选取一个位置写入“1”，重复S2，否则进入S3；