[发明专利]基于LT码与LDPC码级联的随机编、译码器及方法

说明书

本发明公开了一种基于LT码与LDPC码级联的随机编、译码器及方法，其中，编码器包括：伪随机数产生器，用于根据输入密钥，生成随机数；随机数包括：随机key值和随机控制字；LT分组编码模块，用于根据随机key值对输入信息进行分组编码，输出LT编码符号；LDPC编码模块，用于根据随机控制字，对LT编码符号进行随机化的LDPC编码，输出编码序列。通过本发明解决了随机化问题带来的纠错性能高速恶化和硬件布线复杂度严重攀升的问题，给出了一种复杂度低、性能优异且可工程实现的海量随机编码方案，在提供海量随机性的同时，具有极低的计算复杂度，并且可以提供接近信道容量极限的优异纠错性能。

技术领域

本发明属于随机化的信道编码译码技术领域，尤其涉及一种基于LT码与LDPC码级联的随机编码器和编码方法，以及一种基于LT码与LDPC码级联的随机译码器和译码方法。

背景技术

捷变的随机信号传输技术可以提高信号的不确定性，增加信息破译难度，防止窃听，有效提高信息的安全性。特别在空天一体化无线通信系统中，由于电磁信号传输环境的开放性和通用性，网络中的所有信息对所有设备都是公开的。只要拥有合适的设备，任何人在发射功率的有效覆盖范围内，都可以接入无线网络中窃听其它用户的发送信息。

目前，捷变随机信号技术在传输上主要应用在网络层的随机编码上，通过在网络编码过程中引入随机编码来扩展安全性，物理层的随机编码由于需要同时兼顾纠错编性能以及解决随机性引入后软译码的复杂度高速攀升问题，其应用方案相对较少，并且具有很多局限性。已有方案中包括Turbo编码引入随机编码和LDPC(Low Density Parity CheckCode，LDPC，低密度奇偶校验)编码引入随机编码两种方案，其中，LDPC码由于具有更好的并行处理能力、低处理时延和优异的纠错性能，在实际使用上优势更加明显。现有的LDPC随机编译码方案，利用不同矩阵的切换来达到随机编码的结果，但该方法也具有明显的局限性，其对随机性的可变类型数和可用的编码码长具有很大的限制。编码的随机化将引起编译码矩阵的变化，而编译码器的布线复杂度将随着使用的矩阵数量快速提高，引起硬件的布线拥塞问题，同时为了实现一定范围的矩阵变化，需要严格控制单个矩阵的编译码复杂度，使得性能更好的长码难以应用，另外由于需要兼容不同结构矩阵，编译码器的硬件资源需求量也很大。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于LT码与LDPC码级联的随机编码器和编码方法，以及一种基于LT码与LDPC码级联的随机译码器和译码方法，在提供海量随机性的同时，具有极低的计算复杂度，并且可以提供接近信道容量极限的优异纠错性能。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于LT码与LDPC码级联的随机编码器，包括：级联的LT分组编码模块和LDPC编码模块，以及伪随机数产生器；

伪随机数产生器，用于根据输入密钥，生成随机数；其中，所述随机数，包括：随机key值和随机控制字；

LT分组编码模块，用于根据所述随机key值对输入信息进行分组编码，输出LT编码符号；

LDPC编码模块，用于根据所述随机控制字，对所述LT编码符号进行随机化的LDPC编码，输出编码序列。

在上述基于LT码与LDPC码级联的随机编码器中，所述LT分组编码模块，包括：输入信息缓存器、多个随机抽样器和多个LT编码器；

输入信息缓存器，用于对k比特的输入信息进行分组，得到a组m比特的信息序列，将各组m比特的信息序列分别送入所述多个随机抽样器；其中，a＝k/m；

多个随机抽样器，用于根据所述随机key值，按照度分布对各组m比特的信息序列进行抽样，得到a组抽样结果；其中，一个随机抽样器对应处理一组m比特的信息序列；

多个LT编码器，用于分别对a组抽样结果进行编码，得到k比特的LT编码符号，输出所述k比特的LT编码符号；其中，一个LT编码器对应处理一组抽样结果。