基于修正正态分布的喷泉编码.pdf

第23卷第19期电子设计工程2015年10月Vol 23Electronic Design Engineeringoc2015基于修正正态兮布的咬泉码张茗茗,周诠西安空间无线电技术研究所空间波技术国家级重点实验室,陕西西安710100)摘要:针对喷泉编码的原始分组的度分布的統计,提出一种基于修正正态分布的编码算法。该方法提出两种统计模型,然后将编码简化为两个多重伯努利分布,发现当分布数目增大时,可以简化为正态分布。在这两种分布下,会有原始分组出现欠利用和过利用的情况。通过计算出这两个伯努利分布的期望值,并利用大量的仿真,统计其方差,得到度分布的置信区间。在编码过程中,能够自适应地将原先欠利用和过利用的部分进行调节,使得每个原始分纽对于编解码的贡献趋于一致,提高纠错性能实验表明,本文算法在高斯信道和删除信道下,与常规的喷泉编码相比较,误码率明显下降。关键词;喷泉编码;修正正态分布;编码算法;高斯信道;删除信道中图分类号:TN911.22文献标识码:A文章编号:1674-6236(2015)19-0089-05Fountain codes based on the modified normal distributionZHANG Ming-ming, ZHOU QuanNational Key Laboratory of Science and Technology on Space Microuae, Xi an Institute of Space Radio YechnologyXian 710100, China)Abstract: An encoding algorithm ased on the modified normal distribution is proposed for the statistics of the degreedistribution in the original Fountain codes. Two mathematical modelsare put forward to simplify the codes to two multiplebernoulli distributions, and its found thal the Iwo distributions can be simplified as normal distributions when the degreenumbers increase. In the condition, the lack of use and the abuse of use will happen to the normal groups. The confidenceintervals of Ihe degree distributions are oblained when Ihe expeclalionsof the two bernoulli distributions are calculaled and Ihevariances are counted by the extensive simulation. During the encoding process, the parts of the lack of use and the abuse ofuse can be adaptive adjusted that the contributions to the encoding and decodingprocedure tend to be uniform in the each ofIhe originalgroups with an improvement in the decoding. The experimenlal results show that the proposed scheme has aignificant decrease in the bit error rate in the Gaussian channel and the erasure channel compared with the present FountainKey words: fountain codes; modified normal distribution; encoding algorithm; Gaussian channel: erasure channel1998年喷泉码慨念由 Michael Luby提出,2002年他又量的研究,主要分为三类。一类是针对预编码部分的高码率提出了第一个实用的唢泉码LT( Luby Transforr)码叫,在 LT LDPC进行优化,山最初的 Gallager的校验矩阵,到后来的码的基础上,2005年 Mohammad Amin Shokrollali提出了以 Mackay的去四环的校验矩阵和PFG算法的校验矩阵,虽然LDPC码为内,LT的为外码的级联喷泉码一 raptor fill,日后来通过非规则码性能有了一点提升,但是在高码率过程前喷寀祃的研究已逐渐展开。中,仍然不可避免的出现四环现象,影响详码效率,在高斯信喷泉编码因其无码率的特点,在删除信道和低信噪比下道中尤为突出。另类是在初始端再级联一?个常规的纠错的高斯信道中性能优异,性能优于LDPC等传统纠错码,例如扩展汉叨码或者RS码叫,这样性能虽然在有些码率码,特別适合于互联网的传输和干扰下的无线通信,在深空和码长有些改进,在有些码长述会出现误码率増大的情通信中也有着巨大的潜力,目前已经成为3GP视频流传输况,而且还会增加编译码的计算量。最后一种是对LT码进行的标准,并在4G通信协议LTE中广泛应用,华为、三星等通度分布的优化,LT码的度分布也在针对各种码长进行调整,信巨头在喷泉编码领域已经中请了大量专利。由 ideal到 robust再到后来的 weaken分布,最近又在码的结由于唢泉編出现较晚,关于喷泉编的性能方面有大构和度分布有大量研究,都是为了使编码分组的度分布更收稿日期:2014-12-16稿件编号:201412138为均衡,这样译效率有所提高,在长码长的情况下,由丁大基金项目:国家自然科学基金(61372175);国家重点实验室基金(9140C530403130C53192)作者简介:张茗茗(1988-),男,陕西西安人,硕士研究生。研究方向:喷泉码与信息隐藏的结合技术。89