[发明专利]LT码中的度分布优化算法及设备

说明书

LT码中的度分布优化算法及设备，属于卫星信道编码领域，解决LT码中编译码复杂度比较高，并且在输入符号数较小时，译码性能下降明显等问题，技术要点是：由改进后的截短度分布与调整后的固定度分布相结合并进行归一化处理，形成截短鲁棒孤波固定度分布Φ(d)。效果是：本发明使用截短鲁棒孤波固定度分布进行LT编译码时，可以增大小度值的概率，降低平均度值，减少编译码开销，提高译码成功率。

技术领域

本发明属于卫星信道编码领域，对新兴的数字喷泉码进行研究，提出了一种新的度分布优化算法，即截短鲁棒孤波固定度分布(Chopped Robust Soliton StationaryDistribution，C_RSSD)。该算法有效地提高了喷泉码中LT码的编译码性能。

背景技术

随着信息技术的快速发展和信息应用的日益丰富，人们对于卫星通信系统的质量和容量提出越来越高的要求，这直接推动了卫星通信信道编码的发展。卫星链路具有易受空间环境干扰、时延较长、带宽受限等特点，影响着卫星通信系统的整体性能。要保证通信质量，就需要在一定功率条件下使用相应的信道编码，以达到检错和纠错的目的。卫星通信中常用的信道编码有：卷积码、RS码、串行级联码、Turbo码、LDPC码、喷泉码等。数字喷泉码是一种新兴的基于分组的前向纠错码，具有信道适应性强、编译码复杂度低等特点。此外，其不需要反馈的特性，避免了发送端长时间等待反馈确认造成的网络长时延，特别是卫星网络传输时延本身就很大的情况下，反馈重传机制会引入更大的时延。喷泉码的另一重要特点是无速率，可以随着信道状态的变化，随时调整码率以适应其变化。这一特点可以使卫星网络传输系统充分利用信道容量，有效地改善由于卫星信道的复杂多变引起的高误码等问题，所以将喷泉码作为卫星信道编码具有明显的优势，发展前景非常广阔。

目前喷泉码中被广泛应用的有LT码和Raptor码，其中Raptor码是由传统纠错码与LT码级联生成的，目前Raptor码已被3GPP的MBMS标准采用。关于数字喷泉码的研究，主要包括度分布的设计、编码方法的设计和译码方法设计等，其中度分布函数与数字喷泉码的性能直接相关，决定着译码成功率、译码代价、编译码复杂度等，设计喷泉码的关键在于构造合适的度分布函数。LT码可由源输入符号个数k和度分布Ω(d)来描述，记为LT(k,Ω(d))，度分布是定义在整数集{1,2,…,k}上的概率分布(Ω₁,Ω₁,…,Ω_k)，其中Ω_d表示由d个输入符号进行编码并得到一个编码符号的概率，也可使用生成多项式的形式表示度分布，即Luby在提出LT码的设计时给出了两种常见的度分布形式，分别是理想孤波分布(Ideal Soliton Distribution，ISD)和在其基础上改进的鲁棒孤波分布(RobustSoliton Distribution，RSD)。理论上ISD分布使每个编码符号在每次译码迭代中以相同的概率释放，且每次迭代中有且只有一个度为1的编码符号，在实践工作中，很容易在译码迭代中因缺少度为1的编码符号，从而导致译码失败。RSD度分布是目前最常用的一种度分布函数，它引入了2个参数来改变译码过程中可译集合值的大小，它使得译码过程更加趋于稳定。但是RSD度分布中小度值的概率较小，译码过程可能产生中断；并且当采用RSD度分布编码时，平均编码度随着码长的增大而增大，从而其编译码复杂度也随之增大；同时当码长较小时，译码失败率也较高。

发明内容

针对最实用的鲁棒孤波分布在LT码中编译码复杂度比较高，并且在输入符号数较小时，译码性能下降明显的问题，提出了一种新的截短鲁棒孤波固定度分布(C_RSSD)。

其技术方案如下：

一种LT码中的度分布优化算法，其步骤在于：由改进后的截短鲁棒孤波度分布与调整后的固定度分布相结合并进行归一化处理，形成截短鲁棒孤波固定度分布Φ(d)，其表达式为：

其中：d为度值，α和β为比例系数，并且0＜α＜1，0＜β＜1；

调整后的固定度分布表达式：