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。     

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。     

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。     

一种改进的LT码置信传播译码

在删除信道上,短信息字长度的LT码采用置信传播译码算法性能较差。提出了一种改进的置信传播译码算法,此算法在置信传播译码失败时只需运用高斯消元法确定少数猜测比特就可实现成功译码。仿真结果显示,相比于置信传播译码,改进的置信传播译码算法在增加少量译码运行时间的代价下获得较大的译码性能改善。     

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。     

系统LT码在删除信道下的渐进性能分析及度分布设计

首先基于与或树分析法,对系统LT码在删除信道下的渐进性能公式进行推导,并给出其下限。仿真结果表明当开销足够大时,实际误码率,渐进性能与下限三者 完美匹配。然后根据渐进性能,提出改进的优化模型（Improved systematic linear programming,ISLP）对度分布进行优化设计。优化所得的度分布明显优于鲁棒孤波分布(Robust soliton distribution,RSD)分布与截断度分布(Truncated degree distribution,TDD)分布。另外,优化后的度分布其渐进性能可由设定的开销与误码率进行控制,即在所设置的开销之内达到理想的误码率,这一特性可进一步影响完全译码时所需开销。仿真结果表明,数据恢复时所需的开销与所设置的开销相近。对比系统LT码和LT码的误码率与恢复原始数据时所需的开销和编译码时间,表明系统LT码能比LT码更快地恢复原始数据,具有更优的性能。     

空间耦合LT码的性能研究

空间耦合LT码是将空间耦合概念用于LT码的一种新型信道编码技术,因其良好的性能被广泛研究。介绍了空间耦合LT码的编码过程,利用密度演进算法研究了其在信息位无限长时的渐进性能,并且比较了空间耦合LT码在规则度分布与不规则度分布下的译码错误率和译码复杂度。同时在有限信息位长度下针对两种度分布进行大量仿真,分析并比较了两者的性能。结果表明:信息位越多,空间耦合LT码越能在低开销时获得低译码错误率,以更快的速度接近渐近性能,在译码错误率相差无几的情况下,使用不规则度分布的空间耦合LT码比使用规则度分布有更快的译码速度,而且在有限信息位长度时译码错误率性能更好,能以更快的速度接近渐近性能。     

基于NSD度分布函数的LT码构造

提出一种新的度分布函数NSD,其与鲁棒孤立子度(RSD)分布函数在数学表达式及LT码构造方面所起作用截然不同。利用该度分布函数能够以较大的成功概率恢复原始数据,且解码开销很小。理论分析和仿真结果证明,利用该函数构造的LT码的编解码复杂度与采取RSD分布函数构造的LT码具有相同的数量级。     

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。     

基于改进喷泉码的高可用性数据冗余方案

分析线性喷泉码、改进的LT码和Raptor码,研究预编码技术,阐述基于RS码的改进型Raptor码技术。该技术能克服LT码解码代价不固定的缺点,具有解码率高、抗删除能力强等优点,适合处理数据网络传输的安全问题和数据的高可用性问题。仿真结果表明,改进型Raptor码较LT码在相同编码冗余度下提高了可译码概率,在一定可译码概率下降低了编码冗余度要求。     

一种LT码度分布优化方法

作为一类码率不受限的纠删码,Luby变换(Luby transform, LT)码已成功地应用于无线通信,实现数据的可靠传输。度分布是影响LT码性能优劣的关键因素。然而,传统的鲁棒孤子分布(Robust soliton distribution, RSD)在LT码码长较短下的性能不够理想。针对该问题,提出一种适用于二进制删除信道(Binary erasure channel, BEC)的新型LT码度分布优化方法。基于度分布重要特性,采用人工鱼群算法(Artificial fish swarm algorithm, AFSA)对RSD中某些重要度数的比例进行寻优。仿真结果表明,与类似方法及传统的RSD相比,采用新度分布进行LT编码可降低译码开销,并节约编译码耗时。     

Innovation based on Gaussian elimination to compute generalized inverse AT,S(2)

In this paper, we execute elementary row and column operations on the partitioned matrix $\left(\begin{array}{cc}\hfill GAG\hfill & \hfill G\hfill \\ \hfill G\hfill & \hfill 0\hfill \end{array}\right)$ into $\left(\begin{array}{cc}\hfill \left(\begin{array}{cc}\hfill I_s\hfill & \hfill 0\hfill \\ \hfill 0\hfill & \hfill 0\hfill \end{array}\right)\hfill & \hfill 0\hfill \\ \hfill 0\hfill & \hfill ?A_{T,S}^{\left(2\right)}\hfill \end{array}\right)$to compute generalized inverse $A_{T,S}^{\left(2\right)}$ of a given complex matrix $A$, where $G$ is a matrix such that $R\left(G\right)=T$ and $N\left(G\right)=S$. The total number of multiplications and divisions operations is $T(m,n,s)=2m{n}^2+\frac{4m?s?1}{2}ns+(m?s)ns+mns$ and the upper bound of $T(m,n,s)$ is less than $6m{n}^2?\frac{3}{2}{n}^3?\frac{1}{2}{n}^2$ when $n\le m$. A numerical example is shown to illustrate that this method is correct.     

Galois环上循环码新的表示

近年来,在编码理论中,Galois环上码的研究成为编码理论工作者研究的一个热点。定义了Galois环上循环码的离散傅里叶变换及Mattson-Solomon（MS）多项式,证明了Galois环上的循环码同构于Galois环的Galois 扩张的理想。     

导航系统BCH码软判决译码方案与实现

为提高卫星导航系统中电文BC H码判决译码增益，利用BC H码的结构性质，设计一种低复杂度软信息译码方案。通过算法级仿真计算，兼顾性能与运算量，选择一套适用于卫星导航系统信息软译码的参数，进行硬件实现。实际验证结果表明，该方案的硬件规模变大，但在可接受范围之内，软信息译码在增加较少复杂度的情况下，译码性能获得了较大提升。     

IRA码预检测折线修正译码算法设计

不规则重复累积码(IRA)的译码通常采用置信传播(BP)译码算法,然而BP译码算法需进行双曲正切函数计算,复杂度高,不利于硬件实现。为此,提出一种基于分段函数修正和预检测机制结合的译码算法,通过对折线近似译码算法进行非均匀误差补偿,使其性能接近BP算法;同时引入预检测机制对校验节点信息传递进行预检测,判断出对后续迭代影响微小的对数似然信息,并将其移出迭代循环,从而减少计算量。仿真结果表明,该算法通过分段函数修正近似双曲正切函数、引入预检测机制能大大降低运算复杂度,并且具有接近BP算法的译码性能。     

Bayesian analysis of an inverse Gaussian correlated frailty model

In survival analysis frailty is often used to model heterogeneity between individuals or correlation within clusters. Typically frailty is taken to be a continuous random effect, yielding a continuous mixture distribution for survival times. A Bayesian analysis of a correlated frailty model is discussed in the context of inverse Gaussian frailty. An MCMC approach is adopted and the deviance information criterion is used to compare models. As an illustration of the approach a bivariate data set of corneal graft survival times is analysed.     

Unified eigen analysis on multivariate Gaussian based estimation of distribution algorithms

Multivariate Gaussian models are widely adopted in continuous estimation of distribution algorithms (EDAs), and covariance matrix plays the essential role in guiding the evolution. In this paper, we propose a new framework for multivariate Gaussian based EDAs (MGEDAs), named eigen decomposition EDA (ED-EDA). Unlike classical EDAs, ED-EDA focuses on eigen analysis of the covariance matrix, and it explicitly tunes the eigenvalues. All existing MGEDAs can be unified within our ED-EDA framework by applying three different eigenvalue tuning strategies. The effects of eigenvalue on influencing the evolution are investigated through combining maximum likelihood estimates of Gaussian model with each of the eigenvalue tuning strategies in ED-EDA. In our experiments, proper eigenvalue tunings show high efficiency in solving problems with small population sizes, which are difficult for classical MGEDA adopting maximum likelihood estimates alone. Previously developed covariance matrix repairing (CMR) methods focusing on repairing computational errors of covariance matrix can be seen as a special eigenvalue tuning strategy. By using the ED-EDA framework, the computational time of CMR methods can be reduced from cubic to linear. Two new efficient CMR methods are proposed. Through explicitly tuning eigenvalues, ED-EDA provides a new approach to develop more efficient Gaussian based EDAs.     

基于典型相关分析方法的尺度不变特征变换误匹配剔除

针对尺度不变特征变换(SIFT)描述子仅利用特征点的局部邻域灰度信息而对图像内具有相似灰度分布的特征点易产生误匹配的问题,提出一种基于典型相关分析(CCA)的SIFT误匹配剔除方法.该方法首先利用SIFT算法进行匹配,得到初始匹配对; 然后根据典型相关成分的线性关系拟合直线,利用点到直线的距离剔除大部分误匹配点对; 对剩余的匹配点对,逐一分析其对典型相关成分的共线性的影响,剔除影响程度大的特征点对.实验结果表明,该方法能够在剔除误匹配的同时保留更多的正确匹配,提高了图像配准的精度.