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删除信道中的喷泉码编译码技术研究

作　者: 余国华
导　师: 杨宇航
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 喷泉码 Raptor码删除信道纠删码多媒体广播多播译码算法
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 293次
引　用: 1次
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内容摘要

喷泉码是一类重要的纠删码,由于其非固定码率、线性编译码复杂度、可以无需反馈等方面的内在特点,受到了学术界和产业界的广泛关注。本文以最具代表性、最重要的一类喷泉码——Raptor码的编译码技术为研究对象,结合广播多播和中继系统等应用,在Raptor码译码算法的改进、基于中继系统的度分布设计、不等差错保护及应用方案设计等方面进行了研究,并对几类应用场景下的性能进行了仿真与评估。为喷泉编译码技术在实际应用系统中的成熟与推广,作出了一定的贡献。本文研究成果主要包括:(1)在深入研究Raptor码已有译码算法的基础上,本文提出了改进的译码算法,称之为Y算法,其可以有效的平衡译码计算复杂度与译码失败率两个关键指标之间的关系。在具有简单反馈信道的系统中,提出了HARQ_Raptor方案,其通过反馈NACK来提高译码成功率,进而提升译码性能。(2)本文对Raptor码的编译码过程用C语言进行了实现,建立了Raptor码的性能仿真平台,对Raptor码的各类编译码算法及各场景下的性能进行了大量仿真,得到了许多有益的结论。本仿真程序是一个Raptor码作为FEC的功能模块,可以很方便的移植到实用的系统中去。(3)提出了基于三点式中继系统的Raptor码优化的度分布设计算法,在经过一系列的数学推理与证明后,本算法可以概括为一个最优化问题。并利用上述算法设计了一组度分布的实例,仿真表明,在基于中继系统的网络中,其显著提高了Raptor码的译码性能。(4)提出了一种UEP-Raptor码度分布设计时如何选择参数的方法,进而给出了一种新的UEP-Raptor码的度分布设计算法,本算法可以归纳为求解一个最优化问题,利用matlab等数学工具可以较为简单的进行实用UEP-Raptor度分布的设计。仿真表明,采用此算法设计的UEP-Raptor码的译码性能明显优于已有的UEP-Raptor的译码性能。(5)提出了一种基于图像传输的UEP-Raptor码的优化设计算法,仿真表明,采用本算法优化后的UEP-Raptor码来传输图像,可以有效的提高接收端图像的清晰度,优化后的基于图像传输的UEP-Raptor码的性能明显优于一般的UEP-Raptor码。全文最后一章分析了现有研究中存在的局限,并结合自己的研究心得,对未来的研究方向及有待解决的问题进行了展望。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
缩略字表  9-10
目录  10-12
第一章绪论  12-23
  1.1 删除信道与纠删码  12-14
  1.2 喷泉码的研究背景  14-19
    1.2.1 喷泉编码技术的特性  15-16
    1.2.2 喷泉码的应用场景  16-17
    1.2.3 喷泉码存在的不足及展望  17-19
  1.3 喷泉码的研究现状  19-20
  1.4 本文主要研究内容及结构安排  20-22
  1.5 本章小结  22-23
第二章喷泉码概述  23-32
  2.1 二部图与度分布概述  23-24
  2.2 LT 码编译码概述  24-27
  2.3 Raptor 码编译码概述  27-29
  2.4 Raptor 码的应用  29-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章喷泉码译码算法的改进  32-46
  3.1 BP 译码与GE 译码  32
  3.2 3GPP 26.346 标准建议的译码算法  32-36
  3.3 优化的译码算法  36-45
    3.3.1 一种改进的译码算法  36-39
    3.3.2 仿真结果与分析  39-43
    3.3.3 存在反馈信道的译码解决方案  43-45
  3.4 本章小结  45-46
第四章基于中继系统的喷泉码设计  46-59
  4.1 中继系统概述  46-47
  4.2 度分布设计方法  47-53
    4.2.1 应用场景  47-48
    4.2.2 等效系统模型  48-50
    4.2.3 度分布设计算法  50-53
  4.3 仿真结果与分析  53-57
  4.4 本章小结  57-59
第五章 UEP 喷泉码的设计  59-74
  5.1 UEP 喷泉码概述  59-60
  5.2 一种UEP 喷泉码的设计方法  60-66
    5.2.1 现有技术方案及缺点  60-61
    5.2.2 与或树与几个定理的介绍  61-62
    5.2.3 UEP 喷泉码的参数优化算法  62-66
  5.3 基于图像传输的UEP-Raptor 码  66-72
    5.3.1 编译码流程  66-69
    5.3.2 仿真结果与分析  69-72
  5.4 本章小结  72-74
第六章总结与展望  74-77
  6.1 主要结论  74-75
  6.2 研究展望  75-77
参考文献  77-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间的研究成果  86

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