[发明专利]一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法

说明书

本发明公开了一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法，在对预编码为非规则LDPC码的Raptor码进行编码时，对不同列重的中间码字进行不同概率的选择进行LT编码，适当降低列重大的中间码字的选择概率，使得中间码字在Raptor码的Tanner图中总的度数相对趋于均匀化，有利于提高译码成功率。

技术领域

本发明涉及数字信息传输技术领域，具体涉及一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法。

背景技术

信道编码领域经历了一个不断发展的过程，从简单的线性分组码到Turbo码，再到现在的LDPC码、极化码和喷泉码。数字喷泉码是一种无码率的纠错码，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(N略大于K)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，我们定义译码开销ε＝N/K-1。

LT(Luby Transform)码在2002年被提出，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码是一种级联码，从而有较高的译码效率。Raptor码编码时首先进行预编码，一般情况下为LDPC编码，再对于预编码生成的中间码进行LT编码。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。

LT码的生成矩阵与LDPC码的校验矩阵都是稀疏矩阵，即矩阵中的“1”的数量远小于“0”的数目。LT码的生成矩阵中的每一列的“1”的数量表示输出一个码字所需要的输入数据包的数目，其数目称为输出节点的度(Degree)，度所服从的概率函数称为度分布函数(常用的有理想孤波分布、鲁棒孤波分布和泊松度分布等等)，生成矩阵中“1”的位置表示选取哪些输入数据包进行异或操作。LT码编码过程就是根据度分布函数产生一个度数d，然后完全随机地从长度为k的输入数据包中选出其中d个进行异或运算产生一个输出码字，如此循环。故LT码的生成矩阵的结构直接影响LT码的性能，从而现有诸多研究都是针对LT码的度分布函数进行优化，包括LT码的输入节点度分布和输出节点度分布。如AWGN信道下无速率码编译码算法研究(哈尔滨工业大学硕士论文于晓杰)针对度小的输入节点连接较少的输出节点，在译码过程中度小的输入节点获得来自输出节点的信息少，译码恢复概率降低。度小的输入节点是影响误码平层高的一个重要原因，针对这原因该文章提出了输入节点均匀化连接的编码优化算法。

然而，Raptor码作为一种级联码，当预编码采用非规则的LDPC码时校验矩阵H列重是不同的，列重较大的中间码字连接的校验节点多，译码恢复概率大，而列重较小的中间码字连接的校验节点少，译码恢复概率小

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法。

该方法针对Raptor码预编码为非规则LDPC码时中间码字列重的不同，对不同列重的中间码字进行不同概率的选择进行LT编码，适当降低列重大的中间码字的选择概率。通过对不同码字的实验仿真表明，该改进的编码算法相比于原编码方法(LT编码随机选定中间码字)提升了0.3～1.5dB的编码增益。

本发明采用如下技术方案：

一种预编码为非规则码的Raptor码优化编码方法，包括如下步骤：

S1进行Raptor码的预编码，所述预编码为非规则的LDPC编码，生成长度为k的中间码字；

S2对长度为k的中间码字进行LT编码，然后根据度函数分布产生一个度数d；

S3随机地从长度为k的中间码字中选出一个中间码字；