[发明专利]加性白高斯噪声信道下适用于Raptor Codes的功率控制方法

摘要

本发明公开了一种加性白高斯噪声信道下适用于Raptor Codes的功率控制方法。利用Raptor Codes的自适应链路配适特性，在发送总能量一定的前提下，发送端若减小发送功率、增加码长，信道容量C和码率R之间的差值就会扩大，从而使Raptor Codes的性能得到显著提高。利用Raptor Codes的这一特性，可以通过在发送端对发送功率进行控制，以满足当前信道的要求。对于对传输时间要求较高的信道，可以通过在满足发送总能量的前提下尽可能地增大发送功率以减小传输时间；对于对传输能耗性要求较高的信道，可以通过在满足最大传输时间的前提下尽可能地减小发送功率以降低传输总能量。

主权项

1.一种加性白高斯噪声信道下适用于Raptor Codes的功率控制方法，其特征在于包括结合功率控制的编码方法和译码方法；结合功率控制的编码方法的步骤如下：1)设编码发送端要发送K帧数据，每帧数据含有m个消息数据包，每个消息数据包内含有若干个数据比特，并包括一个循环冗余校验码用来作为译码器判断译码是否成功的依据，用s_j表示消息数据包，下标j为消息数据包的编号，j＝1，2，...，m，编码发送端采用Raptor Codes进行编码，Raptor Codes由高码率的LDPC Codes作为外码，并级联LT Codes组成，用a_l表示消息数据包经过LDPC编码后生成的预编码包，l＝1，2，...，n，用t_i表示经过LT Codes编码后生成的编码包，i＝1，2，...；2)假设加性白高斯噪声信道是一个慢衰落信道，在传输K帧数据时信道状态变化很小，设定每帧数据传输的平均能量需满足条件传输的平均时间需满足条件假设每发送一个消息数据包所需要的时间为1，则对传输的平均时间的限制条件即是正确传输一帧消息数据包的平均码长的限制条件，为其中N_max＝T_max，发送端根据满足传输时效性的要求设计发送功率或是根据满足传输能耗性的要求设计发送功率，发送功率定义为每发送一个编码包所需的能量，记为h²，对于每一帧，发送的每个编码包的功率都是一定的；3)按照Linear-Time PEG算法生成外码LDPC的Tanner图，m个消息数据包经过LDPC预编码得到n个预编码包，外码LDPC的Tanner图所对应的LDPC码的校验矩阵H_(n-m)×n为一个上三角矩阵；4)采用度分布Ω(x)为编码包选择度数d_i，其中i为编码包的编号，i＝1，2，...，然后用LT码结合LDPC码按校验节点PEG加边的选择方式生成n维二元域向量{G_li}，n维二元域向量中元素“1”的个数为d_i；5)n维二元域向量{G_li}中的元素G_li的取值为“0”或者“1”，元素G_lk为“1”表示对应的编号为l的LDPC Codes的预编码包a_l被选中，将这些被选中的预编码包按比特采用如下公式运算后得到的值即为LT Codes的编码包t_i的值：ti=[Σl=1nalGli]mod2,]]>i＝1，2，...6)发送端采用BPSK调制，发送的编码包信号为x_i＝h(1-2t_i)，i＝1，2，...；发送端按照以上公式进行编码，源源不断地产生编码包送入加性白高斯噪声信道，直到接收端告知它停止发送；译码方法的步骤如下：7)接收端首先接收到N＝m个混叠了噪声的Raptor Codes编码包；8)接收端继续接收ΔN个编码包，接收到的编码包总数变为N＝N+ΔN，码率R＝m/N随着N的不断增长而变化；9)译码器根据和发送端一样的Seed重构Tanner图，然后根据接收到的N个编码包得到后验概率，将后验概率送入Tanner图进行BP迭代译码；10)根据每个包内的循环冗余校验码判断数据包是否都正确译码，若成功译码，则转入步骤11)；否则转入步骤8)；11)译码结束，接收端通过反馈信道发送信号告诉发送端停止发送。