无线通信中的喷泉码技术研究

发布时间：2020-06-10 21:38

【摘要】：随着通信技术的发展,无线通信已经成为现代通信的主要通信方式,无线通信信道质量则是影响信息传输的主要因素。为了保证通信系统的可靠性,常用反馈重传(ARQ)以及前向纠错(FEC)技术两种方法进行差错控制。传统的纠错码是固定码率的,无法适应多变信道。喷泉码是一种新兴的前向纠错编码方式,作为一种无速率码,喷泉码能够应用于各种多变信道,其无需反馈和编译码复杂度低的特性降低了传输时延。因此,喷泉码在高可靠低时延的无线通信系统中具有重要的研究价值和意义。首先,本文对无速率码和纠删码进行了简要概述。然后详细介绍了LT码、Raptor码以及BATS码三种喷泉码,通过描述它们的编译码过程和度分布函数,分析其优缺点和适用场景。然后通过仿真分析了三种喷泉码在删除信道中的性能以及影响编译码性能的参数。其次,针对窃听信道环境优于合法信道场景下喷泉码传输的安全性问题,通过分析合法信道和窃听信道的参数差异,本文提出了一种基于双向通信的双人工噪声防窃听模型。该模型的设计原理是接收方给发送方传送一段随机序列码,由于窃听信道和合法信道的环境差异,发送方和窃听方能够正确接收到的码序列内容也存在差异,发送方在所收到的码序列中选择正确传输的部分与编码包进行叠加传输。由于存在人工噪声和信道噪声,窃听方无法获得发送方使用的全部码序列信息对窃取的信息完整解码。通过仿真LT码、Raptor码以及BATS码在该模型上的应用性能可以看出,此防窃听模型能够在保证接收方误包率不变的前提下,增加窃听方的误包率,达到防窃听的效果。最后,由于原始滑窗喷泉码的性能与窗口的重叠大小关系密切,相邻窗口重叠越多,可靠性越高,时延也就越大,重叠部分的信息在上一轮译码成功之后还会参与下一个窗口的编码,存在信道资源的浪费的问题。本文提出了自适应滑窗喷泉码,利用双向通信中已有反馈信道的条件,通过反馈译码成功或者不成功的包号,自适应滑动窗口大小,有效提升了系统的有效速率。同时,将上一个窗口未译码成功的度最大信息包叠加在下一个窗口中直传,增加了上一个窗口信息的译码成功率。尽管存在反馈通信,但是反馈信息仅为原始信息包号,当源信息包内信息长度很长时,反馈所带来的时延可以忽略不计。
【图文】：

0图 2-4 LT 码编码示意图描述的是第一个编码包0y 的生成过程，其中编码度为 d 4 个信息包进行模 2 求和得到第一个编码包。上编码过程描述，可以看出，，喷泉码也是一种基于二分分图结构和编码生成矩阵一一对应。因此，当发送端端分图可以和编码生成矩阵进行相互转换，如图 2-5 所示 3 4 1 0 10 1 01 1 10 1 1 图 2-5 LT 码的生成矩阵与二分图结构码器所产生的码字是连续不断的，而解码端不关注编码

Raptor码多层校验预编码过程
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 朱宏鹏;张更新;李广侠;;卫星数据广播分发系统中LT码的研究[J];通信学报;2010年07期

2 张楠;陈思;孙晔;杨航;杨军;;一种频域RS-LT级联码在短波通信中的应用研究[J];系统仿真学报;2008年10期

相关博士学位论文 前1条

1 易鸣;基于信道差异的物理层安全编码技术研究[D];解放军信息工程大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨光雨;窃听信道下安全通信的研究[D];华侨大学;2018年

2 方凯;数字喷泉码多用户编译码研究及其在无人机数据链中应用[D];南京航空航天大学;2017年

3 苏景瑞;等离子信道下喷泉码技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

4 王新泽;LT码的度分布设计及译码算法研究[D];西安电子科技大学;2014年

5 杨玲;协同无线通信的分布式喷泉编译码技术研究[D];电子科技大学;2012年

6 白博;衰落信道上无码率码技术研究[D];西安电子科技大学;2011年

7 吕思达;喷泉码的可靠传输及其与网络编码融合的应用研究[D];浙江大学;2011年

8 周玉佳;深空通信下喷泉码及其级联编译码技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 赵天婵;喷泉码及其在无线衰落信道中的性能分析[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 姜维;混合自动请求重传技术的性能研究[D];山东大学;2008年

本文编号：2706893