联合信道编码的单反馈转移LT码

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zz727zz
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在无线通信中,信道易受到各种干扰影响,导致通信丢包现象时有发生。数字喷泉码作为一种适合在删除信道中使用的纠错码,由于具有纠错能力强、编码效率高等优点,已成为无线网络方向研究的热点。但是在初始的度分布设计下,喷泉码的译码开销仍然有降低的可能,有必要进行研究以进一步提高通信效率。已有研究表明,多次反馈喷泉码可以减少译码开销,然而增加的反馈次数会占用有限的信道资源。为兼顾信道资源与译码开销之间的平衡,本文以反馈喷泉码为基础,分别对反馈次数、度分布、消息传递(Message Propagation, MP)译码方法三个方面进行研究,主要工作包括以下内容:首先,针对多次反馈喷泉码需要占用较多的反馈信道资源,提出单次反馈的喷泉码——自适应联合信道编码的单反馈SLT(Shifted Luby Transform, SLT)码。本文采用LT(Luby Transform,LT)码对接收端错误的数据包进行纠错,利用接收端的反馈信息调整度分布,降低信源信息的不确定度,得到单反馈SLT码。合理利用错误数据包中正确的码元符号进行纠错,则有助于恢复更多的信息,因此在单反馈SLT码译码过程,将错误数据包中码元符号参与到MP译码中,利用数据包之间相互关联进行纠错,当信道编码冗余符号足够多,则可实现1个编码同时恢复多个相邻错误数据包的目的,将这种编码方法称为自适应联合信道编码的单反馈SLT码。仿真结果表明,这种增加一次反馈为代价的编码方法信源发送编码包的数量远少于LT码。其次,由于反馈喷泉码编码结构发生变化,针对单反馈SLT码和理想状态下联合信道编码的单反馈SLT码设计了修正转移鲁棒孤子分布(Improved Shifted Robust Soliton Distribution, ISRSD)和扩展转移鲁棒孤子分布(Expand Shifted Robust Soliton Distribution, ESRSD)。转移鲁棒孤子分布(Shifted Robust Soliton Distribution, SRSD)在单反馈SLT码中依旧有较高的译码开销,本文采用具有较小译码开销的最佳单项式度分布对SRSD进行修正,得到ISRSD度分布。实验结果表明,在单反馈SLT码和联合信道编码的单反馈SLT码中,采用ISRSD编码优于SRSD。由于ISRSD设计过程中仅考虑恢复1个相邻错误数据包的概率分布,而联合信道编码的单反馈SLT码,1个编码包同时可以恢复多个相邻错误数据包,存在恢复多个相邻错误数据包的概率分布,本文考虑到这种概率分布对理想孤子的影响,根据SRSD度分布计算方法,由反馈信息对度进行转移得到ESRSD。仿真结果表明在联合信道编码单反馈SLT码中采用ESRSD度分布编码优于ISRSD和SRSD。最后,针对联合信道编码的单反馈SLT码译码中,提出一种基于线性分组码的MP译码具体实现方法。在MP译码基础上,将编码包与相邻的多个错误数据包组成一个码字矩阵。利用LT编码信息进行列校验,采用删除法和错误位置替换法恢复错误数据包,并依据线性分组码校验矩阵对其校验以保证其准确。这种译码方法使迭代运算后的1个编码包恢复错误数据包的个数大于等于1,提高了喷泉码译码性能。本论文提出的反馈喷泉码编码方法仅利用一次反馈信息调整度分布,不但减少了反馈信道资源的使用,而且充分利用信道编码的冗余信息进行译码,提高了编码效率。
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