[发明专利]空间通信分布式动态网络拓扑的不等保护纠删编码方法

说明书

本发明提供了一种空间通信分布式动态网络拓扑的不等保护纠删编码方法，会话传输过程包括两个阶段：第一阶段：信源和将长度为的原始信息和长度为的原始信息利用喷泉编码生成和，并将和发送至D；第二阶段：信源和将原始信息和利用喷泉编码生成和，并将和发送至R，R对接收到的和利用中继节点的网络编码法则P将其合成为并发送至D。本发明的有益效果是:提高了系统的传输效率，实现了灵活的不等保护方案。

技术领域

本发明涉及通信方法，尤其涉及一种空间通信分布式动态网络拓扑的不等保护纠删编码方法。

背景技术

喷泉码又称为无码率编码，所谓“无码率”是指发送端无需预知链路质量，可以以广播的形式持续向外“喷射”编码符号，因此对于码速率没有固定的要求，而接收端只需接收到足够多地任意编码符号，即可大概率地恢复出发送端的原始信息，其性能通过输出度分布函数决定。喷泉码这种对于码速率无固定要求的特性，使其在删除信道下的性能非常优越。此外，作为长纠删码的一种，喷泉码无需持续的反馈重传，而仅需要在最后的译码过程中反馈一个确认(ACK)信号，避免了反馈信道占用资源，降低了网络负载，同时也节省了反馈所需的传输时延。

在分布式通信系统中，多个独立的分布式信源各自具有不同的原始数据信息，当目的节点需要进行多源下载或数据存储/调用时，需要将多个信源的数据信息进行汇聚。当分布式网络中存在中间节点时，多路数据信息将通过中间节点的存储转发进行数据分发。网络编码技术的基本思想是给网络中的一个或几个中继节点增加编码功能，取代了传统路由中继节点只负责存储转发而不处理数据的模式。通过中继节点将多路信息压缩，在信宿节点译码恢复。这样的数据传输方式可以增加单次传输的信息量，显著提升信息流在多播网络中传输的吞吐量。网络编码与分布式编码在分布式通信系统中均有较为广泛的应用。

由于喷泉码和网络编码的基本操作都是“异或”操作，且均无需考虑信道质量，只要保证信宿获得足够多的数据组合结构就能够大概率地译码恢复原始信息。因此，将喷泉码与网络编码相结合，能够在保持原有无码率特性的同时，通过中继节点的网络编码获得吞吐量的提升，提高分布式网络的传输效率，分布式喷泉码的思想由此提出。通过在中间节点的网络编码操作，进一步提升多路喷泉编码包的译码性能，研究重点是在中继节点的操作处理。

分布式喷泉码首次在文献[S.Puducheri,J.Kliewer,and T.E.Fuja,“The designand performance of distributed LT codes,”IEEE Trans.Inf.Theory,vol.53,no.10,pp.3740-3754,Oct.2007]中被提出，将标准的鲁棒孤波度分布通过反卷积计算，拆分成两个编码度分布提供给两个信源使用，被称为反卷积孤波度分布。但该方案只适用于偶数个信源、单个中继的Y型网络。而且当其中一条信源链路中断时，中间节点的操作无法再保证信宿接收到的编码包服从鲁棒孤波分布，鲁棒性不佳，应用受到限制。

文献[Liau,S.Yousefi and Il-M.Kim,“Binary soliton-like rateless codingfor the Y-network,”IEEE Trans.Commun.,vol.59,no.12,pp.3217-3222,Dec.2011]提出了一种度分布称为类孤波孤波度分布的分布式网络喷泉码，其中间节点按照既定概率进行转发和异或操作，对接收的编码包进行二次编码，使编码后的数据在信宿端近似服从孤波分布，降低了信宿的译码冗余。并且，该方案针对某条信源链路中断的状况做出了补偿调度，能够保证信宿节点处的编码包度分布仍然具有较好的译码性能。但该方案并没有深入研究其他的信源度分布情况，普适性及灵活性较差。