一種帶反饋的具有不等差錯保護(hù)能力的噴泉碼的編碼方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶反饋的具有不等差錯保護(hù)能力噴泉碼的編碼方法。某些應(yīng)用場景下有部分?jǐn)?shù)據(jù)集需要優(yōu)先譯碼。本發(fā)明方法首先采用伯努利隨機(jī)試驗，依序處理所有的輸入符號；然后編碼器以標(biāo)準(zhǔn)LT碼的編碼方法對輸入符號開始編碼；當(dāng)譯碼器接收到的碼字序號大于等于輸入符號的個數(shù)時，將其恢復(fù)的高重要性數(shù)據(jù)的個數(shù)和低重要性數(shù)據(jù)的個數(shù)反饋給編碼器；根據(jù)反饋信息設(shè)計高重要漸增度生成器取代標(biāo)準(zhǔn)度生成器對高重要性數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，設(shè)計低重要漸增度生成器取代標(biāo)準(zhǔn)度生成器對低重要性數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。本發(fā)明方法改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)LT碼的編碼結(jié)構(gòu)，對不同重要性的數(shù)據(jù)采用不同的編碼方法，實現(xiàn)了對重要數(shù)據(jù)的優(yōu)先恢復(fù)。
【專利說明】一種帶反饋的具有不等差錯保護(hù)能力的噴泉碼的編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是信道編碼中的糾刪碼領(lǐng)域，涉及一種具有不等差錯保護(hù)能力的噴泉碼的編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時代的不斷發(fā)展，通信業(yè)務(wù)需求的多樣化成為未來的主要趨勢。電子郵件、SP時通信服務(wù)、電話會議，以及移動多媒體通信等其他各種業(yè)務(wù)都取得了迅速的發(fā)展。為滿足不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景下，用戶對數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)需求的多樣性也導(dǎo)致各項業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)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(fèi)用戶也需要有差別的服務(wù)質(zhì)量，因此為數(shù)據(jù)提供不等差錯的保護(hù)將是編碼技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。
[0003]不等差錯保護(hù)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(shù)據(jù)符號的重要性納入編碼考慮，依據(jù)數(shù)據(jù)符號的不同重要程度，而對其提供不同的信道差錯控制機(jī)制，即對重要數(shù)據(jù)提供更多的保護(hù)。UEP編碼雖然會降低對非重要數(shù)據(jù)的保護(hù)程度，但對整個系統(tǒng)的抗誤碼性能有重要的提升。傳統(tǒng)的UEP編碼一般采用不同碼率的編碼對不同重要程度的數(shù)據(jù)符號進(jìn)行編碼，即給重要數(shù)據(jù)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(dǎo)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(jìn)行譯碼，這會大大增加系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜度和成本。
[0004]相對于傳統(tǒng)的編碼方式，數(shù)字噴泉碼本身就具有實現(xiàn)不等差錯保護(hù)的能力，并且只需要單一的編譯碼器即可實現(xiàn)，極大的簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是基于存在反饋信道這一事實，設(shè)計一種帶反饋的不等差錯保護(hù)數(shù)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(fù)重要數(shù)據(jù)的譯碼開銷，實現(xiàn)了對其的優(yōu)先恢復(fù)，同時也基本保證了非重要數(shù)據(jù)的傳輸可靠性。
[0006]本發(fā)明方法中帶反饋的不等差錯保護(hù)數(shù)字噴泉碼是指編碼器將全部輸入符號分為高重要性數(shù)據(jù)符號(Most Important Bits, MIB)和低重要性數(shù)據(jù)符號(Least ImportantBits，LIB)兩種類型，其中MIB符號為需要優(yōu)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(fù)出較多的重要數(shù)據(jù)信號。
[0007]本發(fā)明的噴泉碼的編碼方法具體步驟是:
[0008]步驟(I):編碼器將全部輸入符號分為高重要性數(shù)據(jù)符號(Most ImportantBits1MIB)和低重要性數(shù)據(jù)符號(Least Important Bits, LIB)兩種類型，其中MIB符號為需要優(yōu)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(shù)為λ μ的伯努利隨機(jī)試驗，對每一個LIB符號做一次參數(shù)為λ L的伯努利隨機(jī)試驗；對于每一次試驗，如果試驗結(jié)果成功，則將這一個輸入符號通過一次復(fù)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(jié)果不成功，不做任何操作，其中入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(jié)束；
[0009]步驟⑵:編碼器以標(biāo)準(zhǔn)LT碼的編碼方法對MIB符號進(jìn)行編碼操作，具體步驟是:
[0010]al.由標(biāo)準(zhǔn)度生成器中隨機(jī)產(chǎn)生一個度s ;
[0011]bl.從所有k個MIB符號中隨機(jī)的選取s個輸入符號；
[0012]Cl.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 ;
[0013]dl.標(biāo)準(zhǔn)度生成器不斷隨機(jī)產(chǎn)生新的度，重復(fù)步驟bl和Cl，生成的碼字從k+Ι開始編號；
[0014]步驟(3):當(dāng)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(fù)的MIB符號個數(shù)mM和LIB符號個數(shù)％ ;編碼器在接收到這一反饋信息后，停止步驟(2)，同時利用值mM和在MIB符號集合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生高重要漸增度生成器以取代LT碼的標(biāo)準(zhǔn)度生成器；
[0015]所述的高重要漸增度生成器產(chǎn)生方法具體是:
[0016]①從LT碼的標(biāo)準(zhǔn)度生成器中產(chǎn)生一個度d ；
[0017]②漸增的常數(shù)增量α從零開始，在漸增度生成器開始工作之后，每產(chǎn)生ωΜ’ α個碼字，α的值加I ;
【權(quán)利要求】
1.一種帶反饋的具有不等差錯保護(hù)能力的噴泉碼的編碼方法，其特征在于該方法具體步驟是: 步驟(1):編碼器將全部輸入符號分為MIB符號和LIB符號，其中MIB符號為需要優(yōu)先恢復(fù)的高重要性數(shù)據(jù)符號，LIB符號為低重要性數(shù)據(jù)符號，是全部輸入符號中除MIB符號外的其他輸入符號；對每一個MIB符號做一次參數(shù)為λ μ的伯努利隨機(jī)試驗，對每一個LIB符號做一次參數(shù)為λ ^的伯努利隨機(jī)試驗；對于每一次試驗，如果試驗結(jié)果成功，則將這一個輸入符號通過一次復(fù)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(jié)果不成功，不做任何操作，其中λ υ直到全部輸入符號均被處理，這一階段的編碼過程結(jié)束； 步驟(2):編碼器以標(biāo)準(zhǔn)LT碼的編碼方法對MIB輸入符號進(jìn)行編碼操作，具體步驟是: al、由標(biāo)準(zhǔn)度生成器中隨機(jī)產(chǎn)生一個度s ； bl、從所有k個MIB符號中隨機(jī)的選取s個輸入符號； Cl、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 ； dl、標(biāo)準(zhǔn)度生成器不斷隨機(jī)產(chǎn)生新的度，重復(fù)步驟bl和Cl，生成的碼字從k+Ι開始編號; 步驟(3):當(dāng)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(fù)的MIB符號個數(shù)mM和LIB符號個數(shù);編碼器在接收到這一反饋信息后，停止步驟(2)，同時利用值mM和1?在MIB符號集合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生高重要漸增度生成器以取代LT碼的標(biāo)準(zhǔn)度生成器； 所述的高重要漸增度生成器產(chǎn)生方法具體是: ①從LT碼的標(biāo)準(zhǔn)度生成器中產(chǎn)生一個度d； ②漸增的常數(shù)增量α從零開始，在漸增度生成器開始工作之后，每產(chǎn)生ωΜα個碼字，α的值加I ;
【文檔編號】H04L1/00GK103944678SQ201410160484
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】謝磊, 陳惠芳, 齊魯, 應(yīng)挺 申請人:浙江大學(xué)