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。     

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。     

一种基于短LT码的级联编译码算法

针对实时无线通信对短纠删码的需求,提出一种短码长LT码与传统纠错码的级联方案。在综合考虑算法复杂度与纠错性能的情况下,选取RS码和卷积码的级联(RS-CC码)以构造等效删除信道,并采用实时性高的短LT码实现纠删功能。文中设计了一种适合短LT码的译码算法,同时给出了编码度分布的选取方法。仿真结果表明,与已有短喷泉码相比,文中短LT码成功译码时所需编码冗余更少,应用到级联方案后的数据传输可靠性明显提高。     

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。     

Raptor码在卫星通信中抗干扰性能研究

为了提高卫星通信抗干扰性能,在对卫星通信的信道特性分析基础上,提出一种将Raptor码作为纠删码应用于卫星通信系统的方案.文中采用了LDPC码+LT码串行级联编码来实现一个码率为0.95的Raptor码,并对在载波噪声干扰信道中传输的Raptor码的译码算法进行了研究,通过系统仿真,搭建一种基于最优化度分布Raptor码的卫星通信系统模型,并对其抗干扰的性能进行分析及研究.     

BIAWGN信道中改进的LT码优化方法

在二进制输入加性高斯白噪声信道中传输LT码时,采用高斯近似方法预测置信传播译码算法的误比特率性能不够准确。为此,提出一种改进的高斯近似方法,其中,输入节点度分布采用泊松分布,相应的软信息为高斯混合物,在此基础上给出一种LT码度分布优化方法。仿真结果证明,该方法相比同类方法性能更优越。     

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。     

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。     

基于优化LT码的深空数据传输策略

针对深空通信中时延长、误码率高、信道非对称及短码长LT码冗余度高、译码成功率低等问题,提出一种基于优化LT(OLT)码的深空数据传输策略。首先通过调整度分布函数、采用新颖的数据包选择策略以及联合译码算法,提出OLT码。然后,提出基于OLT码的深空数据传输策略:发送端对数据文件进行OLT码编码并发送;在接收端,使用联合译码算法对接收到的编码包进行译码得到原始数据。仿真结果表明,与LT码相比,OLT码能够提高译码成功率并降低冗余度;与CFDP相比,该策略可以有效降低时延,提高数据传输的有效性和可靠性;在高丢包率的情况下,该策略的优势更加明显。     

低密度纠删码度分布序列的若干分析性质

研究了删除信道中逼近容量的度分布序列。证明了低密度纠删码的度分布序列为逼近容量序列的充分必要条件，给出并证明了左边正刚度分布序列的若干分析性质，指出删除信道中逼近容量的度分布序列也应具有某些类似的分析性质。这些分析性质对低密度纠删码度分布序列的设计有着重要的理论指导意义。     

用于CPM的LT码设计

研究了在加性高斯白噪声(AWGN)信道中采用连续相位调制(CPM)的LT码串行级联系统.给出了一种联合解调译码算法,并运用高斯近似方法优化设计了在CPM下LT码的度分布函数.计算机仿真结果表明,优化设计的LT-CPM系统具有更低的误码率.     

一种整体较优的RCPT码删除矩阵新算法

由于无线信道的时变、高误码等特性，要求信道编码方式不仅具有较强的抗误码能力，而且能够自适应的调整码率来适应无线信道状态的变化．码率可变的RCPT码能够实现这样的编码要求，但是RCPT码的编译码性能取决于其删除矩阵的选取．针对这一问题综合国内外的研究现状，提出了一种整体较优的求取RCPT码删除矩阵的新算法．这种算法利用不同删除矩阵求取算法的不同适用性，达到了在高、低码率下都能够取得较好编译码效果的目的．     

基于LT喷泉码的WSNs抗WLAN干扰的实验研究

针对无线传感器网络(WSNs)通信能力有限,易受到与其共享信道的无线局域网(WiFi)干扰的问题,提出一种采用纠删码——LT喷泉码编码来保证可靠传输的方法。该方法可以充分利用喷泉码的无码率特性,即发送端源源不断地发送经过LT码编码的编码包,接收端只要接收到足够数量的编码包,就能够成功恢复原始数据包。在CC2430为核心的平台上设计并实现了基于LT喷泉码的可靠传输协议,并在WLAN干扰情况下对其进行了性能测试。实验结果表明:基于LT喷泉码的可靠传输协议对WLAN的抗干扰效果显著。     

LT码编译的改进方法

LT码的无速率特性使其可在删除率未知的删除信道下高效传输信息,但译码代价会因R集合为空集概率的增加而增加。针对该问题,提出一种LT码编译的改进方法,使信息单元的度数近似服从均匀分布,并去除生成矩阵中出现长度为4的短环,从而降低R集合为空集的概率。仿真结果验证,采用该方法能降低LT码的译码代价。     

采用删除低密度校验码的比特交织编码调制技术研究

本文从系统的角度提出了采用删除低密度校验码（LDPC）作为成员码的比特交织编码调制（BICM）系统方案，其中删除模式分别采用通过优化算法确定LDPC码的优化删除分布和随机删除两种方案。仿真结采表明，该系统方案的性能与系统BICM容量之间的距离小于1dB，从而清楚地说明了该系统能够很好地适应信道的变化，在不同的信遁裘件下均保持了良好的性能。     

高斯消元译码下LT码性能分析

针对LT码在采用高斯消元算法时性能分析方法计算复杂且性能较差这一问题，提出了基于概率转移函数的性能分析方法。首先，对两种均匀度分布下的LT码进行了分析并给出了性能的定量表达式；其次，研究了一般性度分布下LT码，给出了一种简单有效的性能衡量的指标参数，并给出了参数的计算表达式；最后，对提出的性能分析方法进行了仿真验证分析。仿真结果表明，与基于生成矩阵满秩上下界计算方法相比较，基于概率转移函数方法对于均匀度分布码字的性能衡量最大误差降低到0.0124，一般码字计算复杂度降低到O（k²）。理论分析表明，基于概率转移方法能够更有效地指导通信领域LT码的优化设计。     

有限长度LDPC码一种速率兼容删余算法

提出一种AWGN信道下有限长度RC-LDPC码的删余算法,该算法对规则及非规则LDPC码均有效。该删余算法基于一系列准则,其中一个重要准则是某个候选删除节点的具有低的近似环外消息度(ACE)的短环的数量。仿真结果表明,ACE对删余码的性能有很大的影响,该算法的性能比已有算法有进一步提高。     

基于二进制对称信道的极化码研究

现有极化码构造方案仅适用于二进制删除信道和加性高斯白噪声信道。为此,研究极化码在二进制对称信道(BSC)的构造方案。分析BSC中的极化码构造方式和编译码算法原理,利用连续删除译码算法对极化码在BSC中的纠错效率进行测试。仿真结果表明,蒙特卡罗法构造的极化码相对于巴氏参数法构造的极化码具有较好的纠错效率。     

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。     

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。