[發明專利]具有無標度特性的分布式SF?LT碼編碼方法

有效

• 申請號: 201410182592.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103929275B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 文紅;李騰飛;蔣屹新;蘇偉偉;蒙家曉;關澤武;郭曉斌;許愛東;李鵬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H03M13/23
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及傳感網絡、智能電網、無線通信等領域，特別是涉及一種具有無標度特性的分布式SF-LT碼編碼方法。

背景技術

LT碼是噴泉碼的一種，是首先由Michael Luby提出的無碼率刪除碼，特別適用于無線通信的差錯控制中。分布式噴泉碼具有多信源、多中繼的特性，具有比噴泉碼更好的譯碼性能，其適合分布式系統，能在分布式節點實現輕重量的差錯控制，對傳感網絡節點、智能電網和無線通信終端等資源受限的系統尤其適用。

LT碼自身的度分布決定了其譯碼性能，魯棒孤波分布并不是使得噴泉碼的性能達到最好的編碼度分布，LT碼的度分布還有進一步的改進空間。本發明的目的是設計一種具有無標度特性的分布式SF-LT碼，采用一種基于無標度網絡的度分布函數設計方案，使其實現比魯棒孤波分布度設計的分布式LT碼更好的性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種通過構造新型的度分布函數提高數據包恢復率的具有無標度特性的分布式SF-LT碼編碼方法，首先利用無標度網絡(SF network)平均路徑(APL)長最小的特性，將無標度網絡引入噴泉碼的度分布設計中，設計一類網絡結構具有無標度特性的LT碼，即SF-LT碼，在相同的刪除概率下，譯碼效率高于LT碼；然后將SF-LT碼引入分布式通信系統模型，設計具有優越性能的分布式SF-LT碼，譯碼性能高于SF-LT碼，在改進編譯碼效率的同時，提高分布式LT碼的譯碼成功概率。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：具有無標度特性的分布式SF-LT碼編碼方法，它包括以下步驟：

S1：利用無標度網絡平均路徑長最小的特征，將無標度網絡引入噴泉碼的度分布設計中，得到網絡結構具有無標度特性的LT碼，即SF-LT碼；

S2：將SF-LT碼引入分布式通信系統模型，得到分布式SF-LT碼。

所述的步驟S1包括以下子步驟：

S101：確定LT碼的度分布函數：

度是指與編碼數據包相連的源數據包的個數，LT碼的度分布函數包括魯棒孤波分布，它是理想孤波分布ρ(·)與魯棒孤波子分布τ(·)和的概率歸一化結果：

理想孤波度分布ρ(·)：

魯棒孤波子分布τ(·)：

其中，參數R則代表度為1的編碼數據包在整個編碼數據包中的平均個數，參數σ表示接收到n個編碼數據包后譯碼失敗的概率，參數0＜c＜1；

S102：SF-LT碼的度分布設計，它包括以下子步驟：

S1021：輸入編碼數據包的度i，分別計算理想孤波度分布ρ(·)、魯棒孤波子分布τ(·)和無標度分布λ(i)，其中，無標度分布λ(i)表示為：

其中，i是節點的度，r是冪指數參數，A是使得∑_iλ(i)＝1的歸一化參數；

S1022：將ρ(i)、τ(i)、λ(i)相加并進行概率歸一化處理，求出結果μ(·)：

μ(i)＝(ρ(i)+τ(i)+λ(i))/β；

其中，為歸一化因子；

根據實際信道狀況通過仿真測試分別對ρ(i)、τ(i)、λ(i)選取適當的系數x₁、x₂、x₃，對其μ(i)進行優化，相應的，

輸出SF-LT碼的度分布μ(·)。

所述的LT碼的隨機編碼算法具體實現如下：

a)從度分布概率函數ρ(d)中隨機選取d個編碼數據包的；

b)從k個原始數據包中，等概率地隨機選取d個源數據包

c)將這d個源數據包進行模二和，生成一個編碼數據包。

具有無標度特性的分布式SF-LT碼編碼方法包括一個分布式兩信源SF-LT碼的編碼步驟，包括以下子步驟：

SS1：分布式兩信源SF-LT碼度分布設計，包括以下步驟：

SS101：輸入編碼數據包的度i，分別計算理想的孤波度分布ρ(·)、魯棒孤波子分布τ(·)和無標度分布λ(i)；

SS102：根據步驟SS101的結果，計算以下兩式：

其中，β"＝ρ(1)+τ(1)+λ(1)+τ(k/R)，β＝β'+β"，為標準化因子；

SS103：對μ'(i)求解卷積f(i)：

其中j為累加變量；