Raptor Code预编码技术研究

在介绍LT Code的基础上,进一步探讨了Raptor Code。预编码技术是Raptor Code采用的核心技术,该技术能够克服LT Code解码代价不固定的缺点,有鉴于该文分析了多层校验预编码技术,并以此为基础提出基于RS Code的改进方法。该方法具有解码率高等优点,适合解决网络传输的安全问题。

基于Raptor编码的多输入多输出光通信系统设计

为了提高可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统的复用增益,本文提出一种基于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)的固定比例像素化VLC系统。系统首先执行空间角度映射,使数据的传送可在角域中进行;同时利用Raptor编码方法来跟踪由于窗口截断而引起的数据信道特性变化;然后对于使用高速相机捕捉到的一系列时变图像,利用散景效应获得所有链路距离上的固定比例图像。实验利用液晶显示器和高速相机,对所提出的VLC系统进行了验证。与传统的像素化MIMO系统相比,本文所提出的系统在未对准朝向的情境下具有更高的鲁棒性,从而在多路复用场景有着广泛的应用前景。

A Synthetic Decoding Method of 3GPP Multimedia Broadcast/Multicast Services Raptor Codes

The 3GPP multimedia broadcast/multicast services(MBMS) standard takes Raptor codes as a way of channel coding and puts forward an efcient enhanced Gaussian elimination(EGE) for the Raptor decoder. However, the standard decoding method is not the most efcient. A few of researchers made some changes based on the standard decoding method and achieved considerable performance. In this paper, a synthetic decoding method is presented according to the existing enhanced decoding method and the simulation shows that the syn- thetic way outperforms any other ways.

基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计

大气湍流是自由空间光通信系统的主要限制因素,会造成光束的强度闪烁和相位起伏。为了应对大气湍流及背景光对无线激光通信的影响,设计并实现了一套无线激光通信系统。该系统采用数字喷泉码Raptor10码来提高通信系统的可靠性及抗干扰能力。此外还使用了巴克码作为帧头以及脉冲位置调制(PPM)方式,并以现场可编程门阵列(FPGA)为核心完成了数据的编码、调制、帧同步、解调及译码。其发射光源为波长532 nm激光,探测器采用Silicon Sensor公司的单点APD。最后在2 km的自由空间对整个无线激光通信系统进行测试,测试结果稳定可靠。

面向深空通信的分布式系统Raptor码传输机制

为缓解深空探测器与地面站之间的超远距离和星体遮挡,而导致巨大的信号衰减以及链路频繁中断的问题,基于容迟/容断网络(DTN)协议框架,利用轨道器进行多跳中继组网传输,设计了多个探测器经过轨道器向地面传输场景下的分布式系统Raptor编码传输方案(DSRC)。提出了联合译码简化方案,理论分析推导了DSRC方案及改进方案的性能参数,并与现有分布式无速率纠删方案进行仿真比较,在译码冗余为5%时达到了0.01的译码失败率。

基于Raptor码的级联型不等错误保护方法

针对在各种恶劣的信道中对码流中相对重要数据提供更强保护的问题,提出了基于Raptor码的级联型不等错误保护(unequal error protection,UEP)方法。通过在预编码阶段和无率码阶段都采用UEP设计的级联方法来提高UEP性能,增加了设计的灵活性;分析了其在二进制删除信道(binary erasure channel,BEC)中采用最大似然概率(maximum likelihood,ML)译码时UEP性能的理论上下界;最后分别对其在BEC和加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道中的UEP性能进行了仿真实验。理论分析和仿真实验结果显示,与在预编码阶段或无率码阶段单独采用UEP设计的方法相比,该级联型方法在基本不损失普通数据性能的情况下能为重要数据提供更强的保护,具有较好的UEP性能。

3GPP MBMS中Raptor编解码研究

Raptor码已被纳入第三代蜂窝网络多媒体广播多播业务的传输标准。本文详细论述了第三代合作伙伴(3rd generation partnership project,3GPP)多媒体广播多播业务(Multimedia broadcast/multicast service,MBMS)中Raptor码的编解码流程及其中的关键技术,并对Raptor码的性能进行了仿真分析。实验表明,Raptor性能优秀,有利于降低带宽减少数据率,特别适合单向删除信道的通信应用。

基于优化Raptor码的水下传感器网络可靠传输机制

针对水声通信带宽低、时延长、误码率高、多普勒效应显著等特征,分析了传统可靠传输机制在水下传感器网络应用的局限性,提出了基于数字喷泉码-优化Raptor码的水下传感器网络可靠传输机制。采用反馈控制对Raptor码内码的鲁棒孤子分布和多项式描述的Shokrollahi度分布进行优化设计,降低了编码包平均度。进一步对Raptor码的内码—弱化的LT码(Luby transform codes)的编解码进行优化,实现了快速的编解码。基于优化Raptor码的可靠传输机制采用反馈控制,动态评估信道删除概率,从而提高编解码和通信效率。通过Aqua-Sim仿真工具对提出的可靠传输机制与基于编码的多跳协同可靠数据传输(coding based multi-hop coordinated reliable data transfer,CCRDT)机制进行仿真对比。结果表明,所提出的可靠传输机制明显降低了传输开销,提高了数据吞吐量。

基于跳频通信的短码长Raptor码改进方案

针对跳频通信短码长的特性,提出了一种短码长Raptor码的改进方案,其度平均重量比原方案要小29%,并通过Matlab仿真实验对其在跳频通信中的性能进行了研究.研究结果表明,改进方案构造的短码长Raptor码与原方案相比,在无干扰环境下误比特率要低62.01dB,在信噪比为4dB的宽带干扰环境下误比特率要低30.65dB.此改进方案为跳频抗干扰通信提供了一种新的前向纠错编码方案,同时为喷泉码的应用开拓了一个新的领域.

一种高吞吐率的系统Raptor码并行译码方法

在系统Raptor码译码中,针对高复杂度的高斯消元运算导致译码延时大、吞吐率低的问题,提出一种低延时高吞吐率的降维并行译码方案。该方案采用仅对少量丢包译码的低复杂度降维运算,替换对全部源数据包译码的高斯消元运算,降低译码延时;并针对降维译码采用全并行的硬件结构实现,提高译码吞吐率。依此方案,在Xilinx FPGA XC7K410T平台上实现系统Raptor译码器。测试结果表明,当网络丢包率在10-2以下时,译码数据吞吐率达到3.5Gbps,是相同硬件下采用高斯消元译码实现的80倍以上。

一种基于互信息最大化的Raptor码优化设计方法

Raptor码通过级联预编码可以很好地改善错误平层问题,但编译码的复杂度相对较高。为了降低级联Raptor码的复杂度,提出一种基于互信息最大化的Raptor码优化设计方法。该方法基于外部信息转移图的渐进收敛分析,从最大化互信息的角度出发,得到有限迭代次数约束下的校验节点度分布的数学模型。仿真结果表明,当译码迭代次数一定时,基于互信息最大化设计的Raptor码与码率最大化设计的Raptor码相比,具有更好的误码性能。

一种Raptor编译码技术的改进算法

在介绍LT码原理及其相关度分布函数的基础上,对Raptor码的编译码原理进行研究.其中预编码技术和LT码编译码技术是Raptor码的的两个核心技术.选择一套合适的预编码方案和改进LT度分布函数是改进算法的核心所在.通过研究和比较,在传统的一些纠删码中最终选择以LDGM码作为预编码方案,并根据实际应用对LT码度分布函数进行了改进.将LDGM码和改进后的LT码级联为Raptor码.这种Raptor编码技术的改进算法改善了数据传输过程中的网络丢包以及实时性的问题.

行星际互联网中基于Raptor码的分布式存储策略

针对行星际互联网节点存储资源严重受限及存储可靠性问题,提出一种基于Raptor码的分布式存储策略(DSSR)。采用定向随机漫步机制,使得源数据包能够迅速遍历整个网络。在预编码阶段利用基于ID的估计方法进行网络全局信息估计,无需额外的全局信息估计阶段。通过设计合理的数据包选择机制使得最终编码度分布趋于理想度分布。分析和仿真结果表明,与相关文献提出的分布式存储策略相比,该方法大幅度减少了数据包传输时的随机漫步步长,同时提高了译码性能,简单易行。

高效QC-LDPC预编码Raptor编码协作方案

传统协作通信常采用译码转发(DF)协议。而该协议在源-中继节点链路通信质量较差情况下,易出现误码传播现象。为了改进该问题,该文提出可应用于编码协作(CC)机制的Raptor编码协作方案,其可在高信噪比下获得较大编码增益和满分集增益。它在源节点和中继节点使用不同Raptor编码,使中继节点新编码码字为源节点码字的部分校验信息,使接收端所得码字独立不等。因此,目的节点在分别接收来自不同独立链路消息后,可根据码字间固有关系联合译码,以获得额外发送空间分集增益。为了降低复杂度,Raptor码的预编码还可采用整数序列构造的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码,从而获得较低线性预编码复杂度。仿真表明:在误比特率(BER)为10-4时,所提Raptor编码协作方案较传统DF协议Raptor方案,Raptor与分布式空时分组码(DSTBC)结合方案,分别有2 d B和1 dB增益。此外,当中断概率为10^(-2)时,其性能较CC,DF协作方案提高了约2 dB和7 d B。

基于Raptor码的视频多播跨层优化算法

在第4代移动通信中,人们更加关注移动宽带网络传输的服务质量(QoS),尤其是多输入多输出(MultipleInput-Multiple-Output,MIMO)系统下的视频多播方面。提出了一种基于Raptor码的视频多播跨层优化算法,通过Raptor码和其他纠错码的包误差率的对比分析,选择合适的Raptor码率和调解编码方案(MCS)模式进行优化组合,在增大系统吞吐量的同时可以提高信道资源(时隙)利用率。仿真实验表明,该算法在下行链路的吞吐量至少增加了28%,节约了至少18%的信道资源;在SNR=11.5时,BUS序列的客观重建质量(PSNR)的性能增益可达到4dB以上。

一种Raptor码编码技术的改进算法

为了减少流媒体服务器的运算负荷,提供更长的应用层前向纠错保护周期,避免出现丢包重传工作,对传统Raptor编码算法进行了改进。针对已知区块长度的源码,预先计算出相应的运算序列,再来产生编码符号。实验结果显示,改进算法与传统算法相比,编码速度至少提高2倍左右。

无线传输中Raptor译码算法研究

研究了在加性高斯白噪声(AWGN)信道中采用最小频移键控(MSK)调制的Raptor码的译码算法设计问题。基于Raptor码和MSK调制的特点,提出了一种改进的Raptor码置信传播译码算法。仿真结果证明该译码算法具有更好的译码性能。

一种基于反馈的Raptor码编码改进方案

针对Raptor码译码的最后阶段出现译码效率明显降低的问题,提出了一种基于反馈的Raptor码编码改进方案:在译码器译出一定数量的中间数据包后,反馈一次信息给编码器,编码器调整参与编码的数据包。通过仿真的方法得到了最佳的反馈控制点,并对改进方案的性能进行了仿真。仿真结果表明:与原来Raptor码的编码方案相比,改进的方案明显提高了最后阶段的译码效率,减小了译码开销。

具有不等差错保护特性的Raptor码研究

提出一种新的构造具有不等差错保护（UEP）特性的Raptor码方案,联合优化UEP-LDPC码和UEP-LT码改善重要信息比特（MIB）的性能,推导了构造码在二进制删除信道（BEC）上的密度进化（DE）公式.使用DE公式,优化了构造的UEP-Raptor码.仿真结果表明,相比UEP-Raptor码,作者构造的码对MIB和次要信息比特（LIB）都能提供更好的性能.

基于Raptor-like的喷泉码改进算法

由于5G信道中传输的信息呈爆炸式增长,Raptor在应用层纠错中存在复杂的外码,所以在编码译码时会消耗大量的计算时间。针对上面的问题本文提出了一种基于Raptor-like的喷泉码改进算法。算法通过改变Raptor结构,在去掉了HDPC部分的同时将LDPC转移到GF(256)上,使得本文的算法复杂度得到大幅降低。本文提出的纠删码在性能不弱于Raptor Q的前提下,其译码复杂度远低于Raptor Q。