联合信道编码的单反馈转移LT码

发布时间：2017-03-17 08:00

  本文关键词：联合信道编码的单反馈转移LT码，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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。
【关键词】：反馈无码率编码 喷泉码 转移LT码 MP译码 线性分组码
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.22
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-19
• 1 绪论19-29
• 1.1 研究背景与意义19-26
• 1.1.1 纠错码发展过程20-22
• 1.1.2 网络层可靠性传输方法22-24
• 1.1.3 喷泉码研究现状24-26
• 1.2 本文的研究思路与内容26-27
• 1.3 本文的结构安排27-29
• 2 数字喷泉码理论概述29-41
• 2.1 引言29
• 2.2 数字喷泉码编码译码29-33
• 2.2.1 数字喷泉码编译码方法29-31
• 2.2.2 鲁棒孤子分布31-33
• 2.3 基于部分信息转移LT编码33-38
• 2.3.1 反馈译码开销33-34
• 2.3.2 转移鲁棒孤子分布34-36
• 2.3.3 部分信息的MP译码方法36-38
• 2.4 多次反馈喷泉码编码38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 自适应联合信道编码的单反馈转移LT码41-60
• 3.1 引言41
• 3.2 自适应单反馈转移LT编码41-49
• 3.2.1 自适应单反馈转移LT编码方法42
• 3.2.2 自适应单反馈转移LT码性能分析42-49
• 3.3 改进的MP译码49-55
• 3.3.1 联合信道编码的MP译码方法设计49-54
• 3.3.2 实验仿真54-55
• 3.4 自适应联合信道编码的单反馈转移LT码55-59
• 3.4.1 自适应联合信道编码的单反馈转移LT码方案设计55-57
• 3.4.2 实验仿真57-59
• 3.5 本章小结59-60
• 4 反馈喷泉码度分布设计60-87
• 4.1 引言60
• 4.2 修正SRSD度分布60-72
• 4.2.1 单项式度分布61-62
• 4.2.2 最佳修正项62-64
• 4.2.3 修正转移RSD度分布设计64
• 4.2.4 MP译码的最佳指数d’与最佳调整系数a64-69
• 4.2.5 信道编码与MP联合译码的最佳指数d’与最佳调整系数a69-70
• 4.2.6 实验仿真70-72
• 4.3 扩展转移RSD度分布72-84
• 4.3.1 扩展的理想度分布设计72-74
• 4.3.2 调整系数74-75
• 4.3.3 扩展转移RSD度分布设计75-77
• 4.3.4 扩展转移RSD度分布性能分析77-81
• 4.3.5 实验仿真81-84
• 4.4 修正的转移RSD与扩展的转移RSD度分布对比84-86
• 4.5 本章小结86-87
• 5 线性分组码与MP联合译码87-109
• 5.1 引言87
• 5.2 线性分组码与MP联合译码87-103
• 5.2.1 信道编码与MP译码下限88-89
• 5.2.2 信道编码与MP联合译码对单反馈SLT码复杂度影响89-90
• 5.2.3 线性分组码90-91
• 5.2.4 线性分组码码字矩阵删除纠错法91-98
• 5.2.5 基于删除法的MP译码98-99
• 5.2.6 线性分组码与MP联合译码设计方法99-101
• 5.2.7 线性分组码与MP译码性能分析101-103
• 5.3 实验仿真103-108
• 5.4 本章小结108-109
• 6 结论与展望109-113
• 6.1 结论109-110
• 6.2 创新点110-111
• 6.3 展望111-113
• 参考文献113-122
• 攻读博士学位期间科研项目及科研成果122-123
• 致谢123-124
• 作者简介124

  本文关键词：联合信道编码的单反馈转移LT码，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252555