[發明專利]衛星網絡的信道編碼方法

有效

• 申請號: 201711363411.7
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107994974B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 魏德賓;潘成勝;李金明;楊力
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

本分案申請涉及一種衛星網絡的信道編碼方法，屬于衛星信道編碼領域，解決LT碼中編譯碼復雜度比較高，并且在輸入符號數較小時，譯碼性能下降明顯等問題，技術要點是：將LT碼與LDPC碼級聯作為衛星網絡的信道編碼，其中LT碼中的度分布采用截短魯棒孤波固定度分布C_RSSD，效果是：本發明使用截短魯棒孤波固定度分布進行LT編譯碼時，可以增大小度值的概率，降低平均度值，減少編譯碼開銷，提高譯碼成功率。

本申請為申請號2017105807665、申請日2017-07-17、發明名稱“LT碼中的度分布優化算法及設備”的分案申請。

技術領域

本發明屬于衛星信道編碼領域，對新興的數字噴泉碼進行研究，提出了一種新的度分布優化算法，即截短魯棒孤波固定度分布(Chopped Robust Soliton StationaryDistribution，C_RSSD)。該算法有效地提高了噴泉碼中LT碼的編譯碼性能。

背景技術

隨著信息技術的快速發展和信息應用的日益豐富，人們對于衛星通信系統的質量和容量提出越來越高的要求，這直接推動了衛星通信信道編碼的發展。衛星鏈路具有易受空間環境干擾、時延較長、帶寬受限等特點，影響著衛星通信系統的整體性能。要保證通信質量，就需要在一定功率條件下使用相應的信道編碼，以達到檢錯和糾錯的目的。衛星通信中常用的信道編碼有：卷積碼、RS碼、串行級聯碼、Turbo碼、LDPC碼、噴泉碼等。數字噴泉碼是一種新興的基于分組的前向糾錯碼，具有信道適應性強、編譯碼復雜度低等特點。此外，其不需要反饋的特性，避免了發送端長時間等待反饋確認造成的網絡長時延，特別是衛星網絡傳輸時延本身就很大的情況下，反饋重傳機制會引入更大的時延。噴泉碼的另一重要特點是無速率，可以隨著信道狀態的變化，隨時調整碼率以適應其變化。這一特點可以使衛星網絡傳輸系統充分利用信道容量，有效地改善由于衛星信道的復雜多變引起的高誤碼等問題，所以將噴泉碼作為衛星信道編碼具有明顯的優勢，發展前景非常廣闊。

目前噴泉碼中被廣泛應用的有LT碼和Raptor碼，其中Raptor碼是由傳統糾錯碼與LT碼級聯生成的，目前Raptor碼已被3GPP的MBMS標準采用。關于數字噴泉碼的研究，主要包括度分布的設計、編碼方法的設計和譯碼方法設計等，其中度分布函數與數字噴泉碼的性能直接相關，決定著譯碼成功率、譯碼代價、編譯碼復雜度等，設計噴泉碼的關鍵在于構造合適的度分布函數。LT碼可由源輸入符號個數k和度分布Ω(d)來描述，記為LT(k,Ω(d))，度分布是定義在整數集{1,2,…,k}上的概率分布(Ω₁,Ω₁,…,Ω_k)，其中Ω_d表示由d個輸入符號進行編碼并得到一個編碼符號的概率，也可使用生成多項式的形式表示度分布，即Luby在提出LT碼的設計時給出了兩種常見的度分布形式，分別是理想孤波分布(Ideal Soliton Distribution，ISD)和在其基礎上改進的魯棒孤波分布(RobustSoliton Distribution，RSD)。理論上ISD分布使每個編碼符號在每次譯碼迭代中以相同的概率釋放，且每次迭代中有且只有一個度為1的編碼符號，在實踐工作中，很容易在譯碼迭代中因缺少度為1的編碼符號，從而導致譯碼失敗。RSD度分布是目前最常用的一種度分布函數，它引入了2個參數來改變譯碼過程中可譯集合值的大小，它使得譯碼過程更加趨于穩定。但是RSD度分布中小度值的概率較小，譯碼過程可能產生中斷；并且當采用RSD度分布編碼時，平均編碼度隨著碼長的增大而增大，從而其編譯碼復雜度也隨之增大；同時當碼長較小時，譯碼失敗率也較高。

發明內容

針對最實用的魯棒孤波分布在LT碼中編譯碼復雜度比較高，并且在輸入符號數較小時，譯碼性能下降明顯的問題，提出了一種新的截短魯棒孤波固定度分布(C_RSSD)。

其技術方案如下：

一種LT碼中的度分布優化算法，其步驟在于：由改進后的截短魯棒孤波度分布與調整后的固定度分布相結合并進行歸一化處理，形成截短魯棒孤波固定度分布Φ(d)，其表達式為：