一种交替LT码度分布设计方法与流程

一种交替lt码度分布设计方法
技术领域
1.本发明属于信道编码技术领域，更具体地说，涉及一种交替lt码度分布设计方法。


背景技术：

2.luby变换(luby transform,lt)码是一类经典的差错控制码，具有码率不受限、无需反馈重传和编译码复杂度低等特点，可作为信道编码应用于电力线通信、深空通信、认知无线电通信等领域，来提高系统的抗干扰性能和可靠性。
3.度分布是实现lt码编译码的关键因素，其中最为经典的是luby m于2002年正式提出的鲁棒孤子分布(robust soliton distribution,rsd)。尽管rsd在冗余度较小时译码成功率较低，但其度分布函数中τ
k/r
能保证编码过程中所有输入分组参与编码，译码过程中度数为1的编码分组数量几乎保持为一个定值，只要其不出现大波动，则保证译码过程能持续到最后，从而能译出所有的原始数据。
4.相比rsd，2017年提出的改进的二进制指数分布(improved binary exponential distribution,ibed)由于译码初始阶段能够产生足够多的度数为1的编码分组来降低译码失败发生的概率，从而初始译码成功率可高达90％以上。但随着译码开销增大，译码后期阶段可能由于度数为1的编码分组数量逐渐减小甚至消失而导致译码中断，反而译码性能弱于rsd。
5.因此，直接将两者应用于lt码作为信道编码的电力线通信、深空通信、认知无线电通信等系统，均难以提供较好的差错控制性能，无法满足系统的抗干扰性能和可靠性需求。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提出一种交替lt码度分布(alternate distribution,ad)设计方法，利用ibed在冗余度较小时译码成功率高和rsd在冗余度增大后的译码性能表现更好的特点，通过将两者进行有机结合生成新型度分布，能有效提高通信可靠性。
7.本发明采用如下技术方案：
8.一种交替lt码度分布设计方法，包括以下步骤：
9.步骤1)，基于rsd函数生成ad函数的奇数位和k/r位；
10.步骤2)，基于ibed函数生成ad函数的偶数位且不为k/r位；
11.步骤3)，对ad函数进行归一化。
12.在上述方案中，步骤1)的基于rsd函数生成ad函数的奇数位和k/r位，具体包括以下步骤：
13.步骤1-1)，生成rsd函数表达式
14.15.其中
[0016][0017][0018]
式中，期望度数为1的编码分组数量在译码过程中始终保持为k为输入分组数量，c为正常数，δ为允许的译码失败概率，d为每个编码分组的度数，为理想孤子度分布(ideal soliton distribution,isd)。
[0019]
步骤1-2)，提取rsd函数的奇数位和k/r位，作为ad函数的奇数位和k/r位。表达式如下：
[0020][0021]
在上述方案中，步骤2)的基于ibed函数生成ad函数的偶数位，具体包括以下步骤：
[0022]
步骤2-1)，生成ibed函数表达
[0023][0024]
其中，
[0025][0026]
式中，d为每个编码分组的度数，k为输入分组数量。
[0027]
步骤2-2)，提取ibed函数的偶数位且不为k/r位，作为ad函数的偶数位。表达式如下：
[0028][0029]
在上述方案中，步骤3)的对ad函数进行归一化，表达式如下：
[0030][0031]
本发明与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0032]
本发明利用ibed在冗余度较小时译码成功率高和rsd在冗余度增大后的译码性能表现更好的特点，通过将两者进行有机结合生成交替lt码度分布。采用该新型度分布进行lt编码，能有效提高lt码差错控制性能。
附图说明
[0033]
图1为本发明提供的一种交替lt码度分布设计方法的原理图。
[0034]
图2是k＝1000,c＝0.09,δ＝0.25时，本发明、rsd度分布和ibed度分布的性能比较。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0036]
参阅图1，本发明提供了一种交替lt码度分布设计方法，包括以下步骤：
[0037]
步骤1)，生成rsd函数表达式
[0038][0039]
其中
[0040][0041][0042]
式中，期望度数为1的编码分组数量在译码过程中始终保持为k为输入分组数量，c为正常数，δ为允许的译码失败概率，d为每个编码分组的度数，为理想孤子度分布(isd)。
[0043]
步骤2)，提取rsd函数的奇数位和k/r位，作为ad函数的奇数位和k/r位。表达式如下：
[0044][0045]
步骤3)，生成ibed函数表达
[0046][0047]
其中，
[0048][0049]
式中，d为每个编码分组的度数，k为输入分组数量。
[0050]
步骤4)，提取ibed函数的偶数位，作为ad函数的偶数位。表达式如下：
[0051][0052]
步骤5)，对ad函数进行归一化，表达式如下：
[0053][0054]
具体的，在本发明中，k＝1000,c＝0.09,δ＝0.25，采用ad度分布进行1000次lt编译码。以此为例进行说明，
[0055]
步骤1)，生成度分布，包括以下步骤：
[0056]
步骤1-1)，生成rsd函数表达式
[0057][0058]
其中
[0059][0060][0061]
式中，期望度数为1的编码分组数量在译码过程中始终保持为k为输入分组数量，c为正常数，δ为允许的译码失败概率，d为每个编码分组的度数，为理想孤子度分布(isd)。
[0062]
步骤1-2)，提取rsd函数的奇数位和k/r位，作为ad函数的奇数位和k/r位。表达式
如下：
[0063][0064]
步骤1-3)，生成ibed函数表达
[0065][0066]
其中，
[0067][0068]
式中，d为每个编码分组的度数，k为输入分组数量。
[0069]
步骤1-4)，提取ibed函数的偶数位，作为ad函数的偶数位。表达式如下：
[0070][0071]
步骤1-5)，对ad函数进行归一化，表达式如下：
[0072][0073]
步骤2)，将原始数据均分为k个输入分组，每个编码分组通过以下步骤产生：
[0074]
步骤2-1)，从度分布中随机选取编码分组的度d；
[0075]
步骤2-2)，随机且均匀地选取d个输入分组作为编码分组的“邻接”；
[0076]
步骤2-3)，这d个“邻接”进行异或(xor)生成编码分组；
[0077]
重复步骤2-1)-步骤2-3)，生成编码序列。
[0078]
步骤3)，采用置信传播(bp)译码算法进行lt译码，包括以下步骤：
[0079]
接收端接收到略大于k个编码分组，重构编码矩阵，然后采用bp算法进行译码，包括以下步骤：
[0080]
步骤3-1)，度数为1(d＝1)的编码分组直接复制给与其相连接的输入分组。
[0081]
步骤3-2)，译出的输入分组与其“邻接”异或后替代原编码分组，同时删除其连接关系，并且编码分组的度数减去1。
[0082]
重复步骤3-1)和步骤3-2)，直至译码完成。
[0083]
图2给出了当k＝1000,c＝0.09,δ＝0.25时，ad度分布、rsd度分布和ibed度分布的性能比较。从图2中可以看出，当参数相同时，采用ad度分布进行lt编译码，其译码性能优于rsd度分布和ibed度分布。
[0084]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围
为准。