[发明专利]一种用于深空衰落信道环境的LT码编码方法

说明书

本发明提供一种用于深空衰落信道环境的LT码编码方法，能够提高深空衰落信道环境中LT码的性能。所述方法包括：在发送端，将待传输的原始数据等分为K个数据包，作为K个信源符号；确定编码符号服从的度分布函数，其中，所述度分布函数为：将弱鲁棒孤子分布与全1度分布相结合构造的部分弱鲁棒孤子分布；基于确定的度分布函数，对信源符号进行LT编码，形成编码符号。本发明涉及深空通信技术领域。

技术领域

本发明涉及深空通信技术领域，特别是指一种用于深空衰落信道环境的LT码编码方法。

背景技术

深空通信是深空探测的重要手段，通过深空通信可以实现对航天器的引导和控制，同时航天器才能将探测得到的科学数据传回地球。而深空通信具有距离远、高延时、能量衰减严重等特点，因此寻求一种保证传输可靠性的信道纠错码技术是深空通信研究的一个重要内容。

从上个世纪五十年代开始，深空通信先后采用了卷积码、Reed-Muller、Golay码、RS码组成的级联码、Turbo码以及LDPC码，其中Turbo码和LDPC码的先后出现，使得深空通信有了很大的进步。但是以上这些码字都是采用自动反馈重传机制(Automatic RepeatRequest，ARQ)来实现纠错，提高传输可靠性。而深空通信环境复杂恶劣，具有通信距离远、时延长、误码率高、通信往返时间长、电磁波传播衰减严重、链路易中断等特点。如果利用自动反馈重传机制来可靠传输，将会面临如下问题：

第一，反馈传机制需要建立反馈信道，在深空环境中成本较高；

第二，通信距离远，反馈时间长，会降低数据传输效率；

第三，空间环境中，缓存资源有限，长反馈时延会给中继存储资源造成巨大浪费。而且，由于深空通信环境链路复杂多变，固定码率的纠删码技术的灵活性难以满足多变的多链路状态，中继卫星必须逐一解码恢复，造成系统设计复杂。

喷泉码是1988年首次提出的基于分组的前向纠错的编码方法。首先将原始数据分解成若干的分组，对这些数据分组进行编码。喷泉码可以源源不断的产生并发送编码符号，接收端只要接收到足够的信息码字就能够成功译码，恢复原始数据。它具有良好的编译码性能，能够减轻硬件设备的压力。其次，由于接收码字的数量并不确定，因此喷泉码是一种无码率码。它独特的无码率特性，能够灵活地适应多变的信道状态。最后，喷泉码不需要反馈信道确认信息来完成信息的可靠传输，因此可以避免反馈时延。因此相比其他反馈重传编码和固定码率的编码，LT码(Luby Transform Codes)作为第一种实用的喷泉码，因为其良好的编译码性能，可以解决传统深空通信高延迟的问题，提高了实时性和可靠性，非常适用于延时长、误码率大、衰减大的深空通信信道。

在莱斯衰落信道下，由于接收到的信号的信噪比较低，传统LT码性能较差，有较高的误码率，不能满足深空通信环境下对传输可靠性和缓存资源的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于深空衰落信道环境的LT码编码方法，以解决现有技术所存在的LT码在深空衰落信道环境中传输时误码率高的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于深空衰落信道环境的LT码编码方法，包括：

在发送端，将待传输的原始数据等分为K个数据包，作为K个信源符号；

确定编码符号服从的度分布函数，其中，所述度分布函数为：将弱鲁棒孤子分布与全1度分布相结合构造的部分弱鲁棒孤子分布；

基于确定的度分布函数，对信源符号进行LT编码，形成编码符号。

进一步地，确定的编码符号服从的度分布函数p(d)表示为：

其中，α表示两种度分布中全1分布所占的比重，K为信源符号个数，N为生成的编码符号个数，d代表某个编码符号的度数大小，Ω(x)为弱鲁棒孤子分布。