[發明專利]一種帶反饋的具有不等差錯保護能力的噴泉碼的編碼方法

有效

• 申請號: 201410160484.6
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103944678B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 謝磊;陳惠芳;齊魯;應挺
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體是信道編碼中的糾刪碼領域，涉及一種具有不等差錯保護能力的噴泉碼的編碼方法。

背景技術

隨著時代的不斷發展，通信業務需求的多樣化成為未來的主要趨勢。電子郵件、即時通信服務、電話會議，以及移動多媒體通信等其他各種業務都取得了迅速的發展。為滿足不同的網絡應用場景下，用戶對數據傳輸可靠性和有效性的要求，編碼算法必須更加高效、簡單、靈活。同時業務需求的多樣性也導致各項業務的數據在即時性、可靠性等方面有不同的需求，而針對不同等級的付費用戶也需要有差別的服務質量，因此為數據提供不等差錯的保護將是編碼技術的一個重要發展方向。

不等差錯保護編碼的概念最初由Masnick等人與1967提出，其主要核心思想在于將數據符號的重要性納入編碼考慮，依據數據符號的不同重要程度，而對其提供不同的信道差錯控制機制，即對重要數據提供更多的保護。UEP編碼雖然會降低對非重要數據的保護程度，但對整個系統的抗誤碼性能有重要的提升。傳統的UEP編碼一般采用不同碼率的編碼對不同重要程度的數據符號進行編碼，即給重要數據提供更多的冗余，以提高其譯碼成功的概率。然而對于這種編碼方式，碼率的不同導致各個編碼的生成方式存在差異，接收端無法使用一個譯碼器對其進行譯碼，這會大大增加系統設計的復雜度和成本。

相對于傳統的編碼方式，數字噴泉碼本身就具有實現不等差錯保護的能力，并且只需要單一的編譯碼器即可實現，極大的簡化了系統結構。

發明內容

本發明的目的是基于存在反饋信道這一事實，設計一種帶反饋的不等差錯保護數字噴泉碼的編碼方法。該方法能夠有效的利用少量的反饋信息來降低恢復重要數據的譯碼開銷，實現了對其的優先恢復，同時也基本保證了非重要數據的傳輸可靠性。

本發明方法中帶反饋的不等差錯保護數字噴泉碼是指編碼器將全部輸入符號分為高重要性數據符號(Most?Important?Bits,MIB)和低重要性數據符號(Least?Important?Bits,LIB)兩種類型，其中MIB符號為需要優先譯碼的符號，LIB符號為全部輸入符號中除MIB符號外的其他輸入符號。利用本方法，在實時譯碼的條件下，譯碼器只需要通過接收前面一部分碼字符號就可以較快的恢復出較多的重要數據信號。

本發明的噴泉碼的編碼方法具體步驟是：

步驟(1)：編碼器將全部輸入符號分為高重要性數據符號(Most?Important?Bits,MIB)和低重要性數據符號(Least?Important?Bits,LIB)兩種類型，其中MIB符號為需要優先譯碼的符號，LIB符號為全部輸入符號中除MIB符號外的其他輸入符號；對每一個MIB符號做一次參數為λ_M的伯努利隨機試驗，對每一個LIB符號做一次參數為λ_L的伯努利隨機試驗；對于每一次試驗，如果試驗結果成功，則將這一個輸入符號通過一次復制的符號操作，賦值給下一個碼字符號傳輸給譯碼器，如果試驗結果不成功，不做任何操作，其中λ_M≥λ_L；直到全部輸入符號均被處理，這一階段的編碼過程結束；

步驟(2)：編碼器以標準LT碼的編碼方法對MIB符號進行編碼操作，具體步驟是：

a1.由標準度生成器中隨機產生一個度s；

b1.從所有k個MIB符號中隨機的選取s個輸入符號；

c1.將所有s個輸入符號異或在一起，作為一個碼字，該碼字的編號為k；

d1.標準度生成器不斷隨機產生新的度，重復步驟b1和c1，生成的碼字從k+1開始編號；

步驟(3)：當譯碼器接收到一個碼字，其序號大于等于k時，即向編碼器反饋其已恢復的MIB符號個數m_M和LIB符號個數m_L；編碼器在接收到這一反饋信息后，停止步驟(2)，同時利用值m_M和m_L在MIB符號集合的基礎上產生高重要漸增度生成器以取代LT碼的標準度生成器；

所述的高重要漸增度生成器產生方法具體是：

①從LT碼的標準度生成器中產生一個度d；

②漸增的常數增量α從零開始，在漸增度生成器開始工作之后，每產生ω_M,α個碼字，α的值加1；