[发明专利]一种改进的喷泉码度分布算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的喷泉码度分布算法，是关于信息通信领域中利用喷泉码对信号进行编码时所使用的编码度分布的构造方法，属于通信技术领域。

背景技术

基于TCP/IP协议的ARQ是基于反馈通道的传输机制，然而很多通信系统如广播系统并不存在反馈信道，这在资源有限的情况下是一种极大的浪费。在数据传输方案中，接收端如果接收不到足够多的编码数据包，或者在仅差一个数据包的情况下，采用ARQ机制的传输方案就需要对编码包进行重新获取，直到接收的数据包数量达到要求。为了解决大规模的数据传送及可靠广播等问题，Michael Luby等人于1998年提出了数字喷泉码(Digital Fountain) 的概念。

2002年Luby提出了第一种现实可行的喷泉码-LT码(Luby Transform)。LT码具有无固定码率、鲁棒性、高效性、较低的编译码复杂度、无需反馈信道来确保传输的可靠性和适应实时变化的信道等优点。其编码过程为：发送端原始数据由k个数据包组成，根据某一编码度分布随机产生每个编码数据包的度d，然后从k个原始数据包中任意地选择d个数据包，再将这d个数据包进行异或运算，从而生成一个编码数据包。编码器重复操作这个过程就可以产生无限长的编码数据包流。LT码的译码一般采用置信传播译码算法，其过程为将接收到的一定数量的编码数据包与源数据包建立对应的双向图，任意地选取一个度为1的数据包开始进行译码。由于度为1数据包就是对源数据包的复制，所以通过简单的复制运算，就能恢复源数据包。然后，对已经恢复的源数据包，将它与其有关联的所有编码数据包进行异或运算，更新这些编码数据包的值，再将恢复的源数据包和与它有关联的编码数据包在Tanner图中所对应的边删除，使这些编码数据包的度数减1。以此循环下去直到恢复所有原始数据为止。

常用的编码度分布为：

1、理想孤波度分布(Ideal Soliton Distribution)

理想孤波度分布理论上使每一个编码数据包在每一次译码迭代中释放的概率相同，保证在每次迭代过程中有且只有一个度为1的编码数据包出现，完成每一次迭代恢复一个源数据包，同时又有一个度为1的编码数据包出现。其度分布函数为：

理想孤波度分布是一种设计优良的概率分布函数。然而这种度概率分布只存在于理想状态下，在实际应用中，译码性能会受到干扰噪声的影响。具体影响表现在，如果在译码过程中受到轻微扰动，那么将无法寻找到度为1的编码包符号，从而出现译码终止的情况。

2、鲁棒孤波度分布(Robust Soliton Distribution)

鲁棒孤波度分布引入了两个参数c和δ用来保证译码过程中度为1编码包的个数。

表示度为1编码包个数的平均值。

定义

鲁棒孤波度分布为

其中，

式中，参数δ是概率约束参数，该参数值决定了编译码的失败概率大小；参数c是大小可调的常数。在实际应用中，可通过调节c的不同取值以此获得较优的译码性能性能。

采用鲁棒孤波度分布进行编码时，产生的编码数据包多为度较大的编码数据包，具有较高的覆盖性，但因此增加了冗余度，造成译码效率的降低，而且产生度1和其他小度编码数据包的数量较少。

发明内容

本发明的目的在于给出一种改进的喷泉码度分布算法，以得到一种有较好性能的度分布。

本发明的技术方案如下：

基于以上内容，本发明具体包括以下步骤:

步骤1，结合源信息的度分布与编码包的度分布(RSD)，在LT(Luby Transform)码编码器中，将RSD度分布(Robust Soliton Distribution，鲁棒孤波度分布)中度为1的编码包与瞬时度值最大的源信息包相连，优化了可译集大小从而得到MBRSD度分布；

步骤2，在MBRSD度分布的基础上运用插值算法，即MBRSD度分布(Memory-Based RSD，记忆性的鲁棒孤波度分布)中等距离地插入少量度值为1的编码包，通过分别调整编码包度值为1所占概率η和度值非1所占概率来改善译码性能，其中得到改进的IMBRSD 度分布；

步骤3，根据IMBRSD度分布对源信息进行编码发送，直到收到接收端发送的确认信息。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

采用LT码编码器与自适应编码器相结合的方式，不仅没有增加系统编码的时间，而且提高了译码效率。