一种带反馈的具有不等差错保护能力的喷泉码的编码方法

摘要

本发明涉及一种带反馈的具有不等差错保护能力喷泉码的编码方法。某些应用场景下有部分数据集需要优先译码。本发明方法首先采用伯努利随机试验，依序处理所有的输入符号；然后编码器以标准LT码的编码方法对输入符号开始编码；当译码器接收到的码字序号大于等于输入符号的个数时，将其恢复的高重要性数据的个数和低重要性数据的个数反馈给编码器；根据反馈信息设计高重要渐增度生成器取代标准度生成器对高重要性数据进行编码，设计低重要渐增度生成器取代标准度生成器对低重要性数据进行编码。本发明方法改进标准LT码的编码结构，对不同重要性的数据采用不同的编码方法，实现了对重要数据的优先恢复。

主权项

一种带反馈的具有不等差错保护能力的喷泉码的编码方法，其特征在于该方法具体步骤是：步骤(1)：编码器将全部输入符号分为MIB符号和LIB符号，其中MIB符号为需要优先恢复的高重要性数据符号，LIB符号为低重要性数据符号，是全部输入符号中除MIB符号外的其他输入符号；对每一个MIB符号做一次参数为λ_M的伯努利随机试验，对每一个LIB符号做一次参数为λ_L的伯努利随机试验；对于每一次试验，如果试验结果成功，则将这一个输入符号通过一次复制的符号操作，赋值给下一个码字符号传输给译码器，如果试验结果不成功，不做任何操作，其中λ_M≥λ_L；直到全部输入符号均被处理，这一阶段的编码过程结束；步骤(2)：编码器以标准LT码的编码方法对MIB输入符号进行编码操作，具体步骤是：a1、由标准度生成器中随机产生一个度s；b1、从所有k个MIB符号中随机的选取s个输入符号；c1、将所有s个输入符号异或在一起，作为一个码字，该码字的编号为k；d1、标准度生成器不断随机产生新的度，重复步骤b1和c1，生成的码字从k+1开始编号；步骤(3)：当译码器接收到一个码字，其序号大于等于k时，即向编码器反馈其已恢复的MIB符号个数m_M和LIB符号个数m_L；编码器在接收到这一反馈信息后，停止步骤(2)，同时利用值m_M和m_L在MIB符号集合的基础上产生高重要渐增度生成器以取代LT码的标准度生成器；所述的高重要渐增度生成器产生方法具体是：①从LT码的标准度生成器中产生一个度d；②渐增的常数增量α从零开始，在渐增度生成器开始工作之后，每产生ω_M,α个码字，α的值加1；${\omega }_{M,\alpha }=b_M\frac{({\pi }_{M}k-m_M)\ln \left({\pi }_{M}k\right){\pi }_{M}k}{d_{{\omega }_{M,\alpha }}}·\frac{{\lambda }_M{\pi }_{M}k+{\lambda }_L{\pi }_{L}k}{m_M+m_L}---\left(1\right)$其中π_M为输入符号中MIB符号所占的比例，π_L为输入符号中LIB符号所占的比例，b_M为窗口调整系数，为每一个窗口中码字符号的度数，${d_{\omega }}_{M,\alpha }=\underset{i=1}{\overset{{\pi }_{M}k}{\Sigma }}i·\mu \left(i\right)+\alpha ---\left(2\right)$式中μ(i)为两个孤子分布标准化得到健壮性的孤子分布，两个孤子分布分别为ρ(i)和τ(i)；$\rho \left(i\right)=\left\{\begin{array}{cc}1/k& i=1\\ 1/i(i-1)& i=\mathrm{2,3},···,k\end{array}\right.---\left(3\right)$$\tau \left(i\right)=\left\{\begin{array}{cc}R/\mathrm{ik}& i=\mathrm{1,2},···,k/R-1\\ R\ln (R/\delta )/k& i=k/R\\ 0& i=k/R+1,···,k\end{array}\right.---\left(4\right)$公式中ρ(i)为理想孤子分布，τ(i)为调整孤子分布；i表示度的取值，R表示度为1的码字个数的期望值，其中c为调整系数，1＞c＞0,δ为允许的译码器译码失败的概率；将以上两个孤子分布标准化得到健壮性的孤子分布μ(i)：$\mu \left(i\right)=(\rho \left(i\right)+\tau \left(i\right))/{\Sigma }_{i=1}^k(\rho \left(i\right)+\tau \left(i\right))---\left(5\right)$③从高重要渐增度生成器中得到的度d′，d′＝d+α；步骤(4)：编码器以基于高重要渐增度生成器对MIB符号进行编码操作，具体步骤是：a2、由高重要渐增度生成器中产生一个度s′；b2、从所有k个MIB符号中随机的选取s′个输入符号；c2、将所有s′个输入符号异或在一起，作为一个码字；d2、高重要渐增度生成器不断产生新的度，重复步骤b2和c2，生成n_M个码字后这一阶段的编码过程结束；n_M是基于具体信道条件估计的译码器对所有MIB符号成功译码需要的符号个数；步骤(5)：利用已恢复的LIB符号个数m_L在LIB符号集合的基础上产生低重要渐增度生成器以取代LT码的标准度生成器；步骤(6)：编码器以基于低重要渐增度生成器对LIB符号进行编码操作，具体步骤是：a3、由低重要渐增度生成器中产生一个度s′′；b3、从所有k′个LIB符号中随机的选取s′′个输入符号；c3、从MIB符号中随机选取τs′′π_M/π_L个符号，其中τ为常数；d3、将步骤b3和步骤c3中选取的所有符号异或在一起，作为一个码字发送给译码器；e3、低重要渐增度生成器不断产生新的度，重复步骤a3、b3、c3、d3，直到译码器返回译码成功信息为止；所述的低重要渐增度生成器和高重要渐增度生成器产生方法相同。