数字喷泉码及网络喷泉码的最新进展

数字喷泉码和网络编码都是提高网络传输效率的有效技术方法,两者的有机结合形成的网络喷泉码具有重要的理论意义和应用价值。本文首先对数字喷泉码的最新研究进展进行了综述,分别介绍了几类常见的数字喷泉码的相关研究工作;其次对当前网络喷泉码的研究现状进行了系统的总结,重点介绍了同构网络喷泉码、异构网络喷泉码和无线网络喷泉码的相关理论及其最新研究成果,并分析了研究中存在的问题;最后对网络喷泉码的相关理论及其应用的发展趋势进行了分析和展望。     

非规则LDPC码及编解码器研究

提出一种非规则低密度奇偶校验码（LDPC）的联合构码、编解码方案。在一定的约束条件下，构造了基于准循环码和重复累加码的非规则LDPC码集。提出该码集的通用编码器和解码器构架。实验结果表明，这种非规则码集在高码率情况下，性能优于DVB-S2，具有优秀的纠错性能，还可以映射到精简的编码器和高速的解码器。     

LT码的性能分析与研究

LT码（Luby Transform Codes）属于数字喷泉码,是一类新型前向纠错编码算法,适用于基于包通信的删除信道环境。本文概述了LT码的编译码原理及实现方法,对LT码的理想孤子度分布算法和鲁棒孤子度分布算法进行了仿真验证,分析了LT码在包删除信道下的性能,讨论了实际应用中的参数优化规则,研究结果对提高实时纠删应用的性能具有重要的实用价值。     

基于数字喷泉码的视频监控系统研究

传统的视频监控系统在纠错性能方面存在着诸多不足,当信道丢包率较大时进行可靠的视频传输显得较为困难。为此,结合RTP传输的优势,设计了一种使用数字喷泉码进行丢包恢复的视频监控系统。首先研究实用的数字喷泉码——LT码,比较了不同度分布算法下LT码的译码性能。根据视频传输系统的应用需求,选择鲁棒孤子度分布算法,研究短码长条件下影响LT码译码性能的主要因素。     

喷泉码中LT码的二次译码算法

LT码是喷泉码的一种,采用LT码的BP译码算法时,当处理完度数为1的数据后,译码将无法继续,造成停止集为空集,影响译码效率。为此,提出一种新的二次译码算法,在译码停止后,针对剩下的编码分组仍然具有可译性的特点,进行进一步译码。仿真结果表明,该算法在译码开销为0.2~0.5的情况下,译码效率普遍提高20%左右。     

LDPC码在LTE-Advanced中的应用及编译码算法研究

通过分析LTE-Advanced系统中LDPC码的校验矩阵构造方法,找到了与LTE兼容的低码率扩展方法,针对该扩展方法提出了两种优化的编码算法,并在MATLAB平台的仿真测试环境下,通过最小和译码算法进行译码。测试结果表明,LDPC码非常适合用于高速传输系统中,仿真对比得到的最优修正值使译码性能得到改善,能满足高精度的数字信号传输需要。为LTE-Advanced系统的信道编解码器的硬件设计提供了一套有效的编译码算法方案,具有较好的实用价值。     

RA码在分布式信源编码中的应用

介绍了分布式信源编码的基本原理和实现方法,说明了RA码的编译码原理,然后重点将RA码应用于分布式信源编码中并进行了仿真,在BSC信道下比较了与普通的基于LDPC的分布式信源编码的性能。仿真结果证明,使用基于RA码的分布式信源编码性能上略差于基于LDPC的方法,但编码复杂度却由原来的O（n²）降为O（n）。因此基于RA码的分布式信源编码器更适用于实时业务和需要低功耗的场合,并且能降低成本,应用前景乐观。     

数字喷泉码度分布优化设计的最新研究进展

数字喷泉码是一种无速率码,能 够有效避免大规模网络广播组播传输中的“反馈风暴”问题,在大数据的网络传输中具有广 阔的应用前景。本文论述了当前数字喷泉码的研究现状,分别介绍了不同信道条件下几种典 型的数字喷泉码。度分布是数字喷泉码设计的基础,本文总结了现有数字喷泉码度分布优化 设计方面的研究工作,重点介绍了不同信道下基于密度演化方法的度分布设计模型,并分析 了存在的不足及改进之处。最后,对数字喷泉码的设计、应用和发展趋势给出了分析和展望 。     

非规则LDPC码的局部消环

低密度奇偶校验码（LDPC）中,度数低的节点之间的短环相比于度数高的节点之间的短环对于译码性能的影响更大。为了尽可能地减少短环,提出了一种交换节点之间的边的方法：首先最大可能地消去度数低的节点之间的短环,然后在保证度数低的节点之间最小环不变的情况下最大可能地消去整个LDPC码中的短环。对通过该方法与只从整体LDPC码上消去短环构造出LDPC码的仿真结果作出了比较。     

基于流星余迹通信系统的低密度校验码的分析设计

本文介绍了流星余迹信道及其特点、信道编码技术在流星余迹通信系统中的应用.通过分析说明低密度校验(LDPC)码在流星余迹通信系统中的应用,提出了LDPC码应用的几个原则.研究表明,在发射功率(信噪比)有限的情况下,流星余迹通信系统可以利用LDPC码的同时纠错、检错特性,使系统达到高的正确接收率.最后针对流星突发信道的信道参数变化的特点,设计了非规则的短长LPDC码,可以得到比规则LDPC码更加优越的性能.     

一种新的基于数字喷泉码的传输协议

数字喷泉码是一种无码率码。相较于传统的固定码率的分组码,数字喷泉码能够很好地适应信道的变化,并且能够有效地避免大规模数据传输中的“反馈风暴”问题。由于数字喷泉码没有固定的码率,因此其传输协议与传统的分组码有着很大的区别。本文介绍了几种现有的喷泉码数据传输协议,并在此基础上提出了一种新的喷泉传输协议。该协议以一种特殊的帧结构作为基本传输单元,极大地减小了时延对系统性能的影响。最后对提出的协议进行了性能分析,并给出协议中参数对协议性能的影响。     

改进的块复制不等差错保护喷泉码

在多媒体传输、深空通信等应用中,由于数据的重要性程度不同,需要喷泉码具有不等差错保护的特性,根据数据重要性给予不同程度的保护。对基于块复制的不等差错保护喷泉码的机制进行了理论分析,提出了改进的信息符号选取策略,让度1编码符号全部在重要信息比特中选取,一定数量的度2编码符号分别在重要信息比特和次要信息比特中选取,从局部上提升对重要信息比特的保护。仿真结果表明,相比于现有的基于块复制的不等差错保护喷泉码,改进方法在进一步提高重要信息比特保护的同时没有降低对次要信息比特的保护,且有更好的不等恢复时间性能。     

基于LT码数据分发协议性能分析

无线传感网络节点数目庞大,能量消耗大,传感器节点的计算和存储能力有限,网络丢包率较为严重。为了设计节能可靠的网络协议,降低节点的能耗,在TinyOS网络平台上设计实现了基于LT码的数据分发协议,在仿真环境TOSSIM上进行了性能分析,仿真结果表明,基于LT码的数据分发协议,更好的展示了LT码的无比率特性,提高了网络数据传输的可靠性,降低的网络负载。     

基于非正则低密度校验码的图像传输

对Ma的图像传输中正则低密度校验(LDPC)码的应用研究进行了拓展,考虑了移动通信室内测试环境下非正则LDPC码在图像传输中的应用。本文不仅研究了相同码长下非正则LDPC码和正则LDPC码的性能比较,还分析了不同码长、不同girth(Tanner图中的最短长度环)分布下LDPC码的性能。仿真结果表明,相同码长的情况下,非正则LDPC码用于图像传输系统带来了更好的性能提高,纠错性能要明显优于正则LDPC码,在误比特率为1×10-3时,非正则码与正则码相比获得了1.6 dB的性能增益;而LDPC码的码长越长,码的平均girth越大,系统的性能则会得到进一步的改善。     

非规则LDPC码度分布优化算法研究

由于差分进化和微粒群优化都能实现非规则LDPC码最优度分布序列的搜索,因此有必要分析两种方法的特点和性能以便在特定应用环境中选择合适的方法.针对非规则LDPC码度分布的优化,介绍了差分进化和微粒群优化两种进化方式的极值搜索算法,分析了基于和积算法及其简化算法的密度进化理论,提出了可变步长的门限搜索方法.通过仿真,从算法复杂度和性能两方面比较了几种极值搜索算法和门限计算方法.这对促进LDPC码的理论分析和应用研究具有重要的指导意义,提出的可变步长门限搜索方法可大幅提高门限搜索速度.     

基于矩阵格的BIBD-LDPC码构造方法

针对目前采用传统方法构造（3,m）LDPC码时会产生大量陷阱集的问题,以矩阵格（Rectangular lattices,RL）为基础提出了一种消除基本陷阱集的（3,m）QC-LDPC码的改进构造方法。通过分析矩阵格中基本陷阱集与斜率的关系,选取合适的斜率满足相应的约束条件以避免基本陷阱集的出现;同时,改进方案中的校验矩阵采用准循环结构,降低了LDPC码编译码复杂度。在AWGN信道中的仿真实验结果表明,本文提出的码字构造算法可以有效地降低LDPC码的错误平层。     

LT码的BPML译码算法

采用置信度传播算法(BP)对LT码进行译码时,停止集是影响译码效率的重要因素。对LT码停止集的大小进行了理论分析和仿真,提出了置信度传播-最大似然联合译码算法(BPML)。该算法首先采用BP算法译码,当遇到停止集时再采用最大似然译码算法(ML)对停止集进行处理,能够有效消除停止集的影响,提高LT码的译码效率。仿真结果表明,BPML算法结合了BP算法复杂度低和ML算法译码效率高的优点。研究结果对提高计算机网络中数据分发应用的分发效率具有重要的实用价值。