基于LDPC的分布式信源编码关键技术研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:cse_gzzhu
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本文以基于地震勘探的无线传感网络数据传输为背景,主要研究基于LDPC码的分布式信源编码关键技术。地震仪节点分布在野外,经常以电池作为供电电源,比较不方便更换。并且当传输数据量大时,传感器的天线能耗,尤其是sink节点对应的传感器的能耗,将会特别大。因此,本文旨在使用分布式信源编码技术对信源进行压缩,从而减少发送能耗。与传统的信源压缩方式相比较,分布式信源编码的方式下不同的传感器节点不需要相互通信,因此不需要花费能量在彼此信息的交换上它是一种发送端各个信源独立编码,接收端联合译码的方式,将系统的复杂度从发送端转移到了接收端,因此发送端可以被设计得简单而高效。本文主要从理论和实现两个方面分别讨论了分布式信源编码关键技术。本文首先从两种基于LDPC码的分布式信源编码方式,即基于伴随式和基于校验子的方式出发,推导了其编译码算法和结构。因为基于伴随式的方式对噪声较为敏感,因此在无线传感网络中选择基于校验子的方式。此外,论文讨论了基于分布式联合信源信道编码的两信源和三信源编解码,并结合地震无线传感网络的应用对其编译码结构进行改进。本文的两个主要创新点及工作如下所示:一、本文改进了文献提出的三信源译码结构,该结构主要是一种串行的思想,因为相关系数需要由其他信源的译码结果求得。本文提出了一种三信源可以并行进行译码的结构,各个信源的译码器将自己的后验信息传递给其他译码器,译码器重新初始化一次,初始化用到的相关系数的计算也在本文得到推导。仿真结果显示这种结构下不仅译码性能能够得到保证,即达到或者优于串行译码结构的性能,而且能使译码时延减半。二、基于地震勘探数据的分段特性,即在各段中相关系数可能相差较大,本文对传统的三信源编码方式做了修改,仿真结果显示译码性能得到了很大提高。本文在FPGA上实现了此编译码器。对于编码器来说,因为论文采用的矩阵为802.16e标准中的H矩阵形式,因此右半部分具有双对角线形式,所以采用了基于H矩阵的简易编码方式。对于译码器,本文采用了分层的修正最小和算法,在实现的过程进行了代码优化使得占用资源尽可能少。最后,本文给出了编译码器的资源和时延,对其正确性进行板级测试,为地震勘探数据压缩传输提供了关键模块。
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