面向移动多媒体广播的系统RaptorQ码译码算法研究

发布时间：2017-04-14 15:03

  本文关键词：面向移动多媒体广播的系统RaptorQ码译码算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动多媒体业务在第三代移动通信中出现,在面向传输速率极高的第四代移动通信和第五代移动通信时,其传输性能及速率仍需提升。因此,针对多媒体业务的传输质量及传输速率问题的研究迫在眉睫。由于移动网络的网络结构是特定的,并且多媒体业务要求多个用户能够同一时间接收相同的信息,而现有的IP组播技术无法实现信息共享并且不满足移动网络特性,从而引出了3GPP提出的多媒体广播组播MBMS协议体系,是一种解决多媒体实用的最佳方案。MBMS的数据可靠性传输是通过系统Raptor码的FLUTE协议来保证的,系统Raptor码是一类典型的前向纠错码,能有效地解决数据丢包问题。虽然传统上可通过TCP协议来保证数据可靠传输,但是TCP协议采用的自动反馈重传ARQ机制由于需要反馈信道,当信道环境较差,一个或多个用户发出的重传信息请求时,会使移动多媒体业务的传输延迟增加并且会造成数据拥塞现象。相比于ARQ,无需反馈信道的前向纠错码更适用于移动多媒体业务背景。首先,本文以属于前向纠错编码的一种典型码--系统Raptor码为研究对象。为满足第四代移动通信系统与第五代移动通信系统中的传输速率快、多媒体通信质量高的条件,对系统Raptor码译码算法的改进方面进行研究,例如经列变变换的优化方案,称为IM1、采用最大似然方式进行行选择的优化方案称为IM2,并进行了仿真与分析。综合上述两种简化方案对系统Raptor码进行优化,称为IM3。最后仿真比较这三种优化方案与系统Raptor码之间的译码成功概率,编译码时间、译码复杂度,证实了三种优化方案均能达减少系统Raptor码的译码时间及降低译码复杂度的目的,并且IM3的优化效果较优。其次,以属于喷泉码的最新研究成果--系统Raptor Q码为研究对象,其中喷泉码是前向纠错码的一种。虽然可通过系统Raptor Q码替代系统Raptor码,能提高传输性能,但是它是以增加编译码时间与编译码复杂度为代价的,需对其进行简化,达到减少系统Raptor Q码的译码时间、降低译码复杂度的目的。首先将用于对系统Raptor码的三种优化方案用于对系统Raptor Q码进行优化,并仿真比较这三种优化方案与系统Raptor Q码的译码成功概率、编译码时间、译码复杂度,结果证实能达到上述目的;然后依据系统Raptor码的译码步骤,简化系统Raptor Q码的译码步骤,与前面所述三种优化方案分别组合,称这三种系统Raptor Q码的优化方案为Nocopy-IM1-Raptor Q、Nocopy-IM2-RaptorQ、Nocopy-IM3-RaptorQ。最后仿真比较这三种优化方案与系统Raptor Q码的译码成功概率、译码时间、译码复杂度,仿真结果证实,Nocopy-IM3-Raptor Q的优化效果较优。最后,本文在上述基础上,根据对FLUTE协议的研究,对该协议流程进行实现。首先将其中的前向纠错码-系统Raptor码用系统RaptorQ码替代,用于传输静态图片,提高传输质量。然后进行仿真比较,其结果证实,当编码分块较小时,系统Raptor Q码与可替代系统Raptor码,虽然系统Raptor Q码能增加编译码耗时,但相比系统Raptor码的性能优。对于其编译码耗时较高、复杂度较高问题,可通过本文设计的优化方案进行解决。最后该优化方案替代系统RaptorQ码作为FLUTE协议的编码方式,用于传输静态图片。本文为满足第四代移动通信的指标要求,对FLUTE协议中的系统Raptor码进行了译码优化,以减少译码时间,降低译码复杂度;面向第五代移动通信时,为提高数据传输质量,将系统Raptor Q取代系统Raptor码,为解决其复杂度高、编译码耗时高的问题,对系统Raptor Q码进行了译码优化。一定程度上减少了系统Raptor Q码的译码时间、降低了译码复杂度。
【关键词】：系统Raptor码 系统Raptor Q码 MBMS FLUTE协议
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-13
• 1.1.1 课题背景10-12
• 1.1.2 课题研究的目的及意义12-13
• 1.2 研究现状及分析13-15
• 1.2.1 喷泉码的发展历程13-14
• 1.2.2 系统Raptor码与系统Raptor Q码优化发展14-15
• 1.3 课题主要研究内容及结构安排15-17
• 第2章 系统Raptor码与系统Raptor Q码17-26
• 2.1 Raptor码17
• 2.2 系统Raptor码17-19
• 2.2.1 系统Raptor码编码过程17-18
• 2.2.2 系统Raptor码译码过程18-19
• 2.3 系统Raptor码与Raptor码的仿真及分析19-20
• 2.4 系统Raptor Q码20-23
• 2.4.1 系统Raptor Q码编码过程21
• 2.4.2 系统Raptor Q码译码过程21-23
• 2.5 系统Raptor Q码与系统Raptor码仿真及分析23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 系统Raptor码与系统Raptor Q码的译码优化26-43
• 3.1 系统Raptor码的译码优化方案26-32
• 3.1.1 优化方案概述26-27
• 3.1.2 仿真及分析27-32
• 3.2 基于最大似然与列变换的系统Raptor Q码译码优化32-37
• 3.2.1 优化方案概述32-33
• 3.2.2 仿真及分析33-37
• 3.3 无需稀疏化的系统Raptor Q码优化方案37-42
• 3.3.1 该优化方案概述37-38
• 3.3.2 仿真及分析38-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 基于系统Raptor码的FLUTE协议改进与实现43-53
• 4.1 FLUTE协议43-46
• 4.1.1 FDT文件属性映射机制43-44
• 4.1.2 FEC前向纠错编码方案44
• 4.1.3 FLUTE协议工作原理44-46
• 4.2 单向广播网络可靠文件传输系统46-48
• 4.3 仿真及分析48-52
• 4.4 本章小结52-53
• 结论53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59

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本文编号：306227