[发明专利]具有无标度特性的分布式SF‑LT码编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感网络、智能电网、无线通信等领域，特别是涉及一种具有无标度特性的分布式SF-LT码编码方法。

背景技术

LT码是喷泉码的一种，是首先由Michael Luby提出的无码率删除码，特别适用于无线通信的差错控制中。分布式喷泉码具有多信源、多中继的特性，具有比喷泉码更好的译码性能，其适合分布式系统，能在分布式节点实现轻重量的差错控制，对传感网络节点、智能电网和无线通信终端等资源受限的系统尤其适用。

LT码自身的度分布决定了其译码性能，鲁棒孤波分布并不是使得喷泉码的性能达到最好的编码度分布，LT码的度分布还有进一步的改进空间。本发明的目的是设计一种具有无标度特性的分布式SF-LT码，采用一种基于无标度网络的度分布函数设计方案，使其实现比鲁棒孤波分布度设计的分布式LT码更好的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过构造新型的度分布函数提高数据包恢复率的具有无标度特性的分布式SF-LT码编码方法，首先利用无标度网络(SF network)平均路径(APL)长最小的特性，将无标度网络引入喷泉码的度分布设计中，设计一类网络结构具有无标度特性的LT码，即SF-LT码，在相同的删除概率下，译码效率高于LT码；然后将SF-LT码引入分布式通信系统模型，设计具有优越性能的分布式SF-LT码，译码性能高于SF-LT码，在改进编译码效率的同时，提高分布式LT码的译码成功概率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：具有无标度特性的分布式SF-LT码编码方法，它包括以下步骤：

S1：利用无标度网络平均路径长最小的特征，将无标度网络引入喷泉码的度分布设计中，得到网络结构具有无标度特性的LT码，即SF-LT码；

S2：将SF-LT码引入分布式通信系统模型，得到分布式SF-LT码。

所述的步骤S1包括以下子步骤：

S101：确定LT码的度分布函数：

度是指与编码数据包相连的源数据包的个数，LT码的度分布函数包括鲁棒孤波分布，它是理想孤波分布ρ(·)与鲁棒孤波子分布τ(·)和的概率归一化结果：

理想孤波度分布ρ(·)：

鲁棒孤波子分布τ(·)：

其中，参数R则代表度为1的编码数据包在整个编码数据包中的平均个数，参数σ表示接收到n个编码数据包后译码失败的概率，参数0＜c＜1；

S102：SF-LT码的度分布设计，它包括以下子步骤：

S1021：输入编码数据包的度i，分别计算理想孤波度分布ρ(·)、鲁棒孤波子分布τ(·)和无标度分布λ(i)，其中，无标度分布λ(i)表示为：

其中，i是节点的度，r是幂指数参数，A是使得∑_iλ(i)＝1的归一化参数；

S1022：将ρ(i)、τ(i)、λ(i)相加并进行概率归一化处理，求出结果μ(·)：

μ(i)＝(ρ(i)+τ(i)+λ(i))/β；

其中，为归一化因子；

根据实际信道状况通过仿真测试分别对ρ(i)、τ(i)、λ(i)选取适当的系数x₁、x₂、x₃，对其μ(i)进行优化，相应的，

输出SF-LT码的度分布μ(·)。

所述的LT码的随机编码算法具体实现如下：

a)从度分布概率函数ρ(d)中随机选取d个编码数据包的；

b)从k个原始数据包中，等概率地随机选取d个源数据包

c)将这d个源数据包进行模二和，生成一个编码数据包。

具有无标度特性的分布式SF-LT码编码方法包括一个分布式两信源SF-LT码的编码步骤，包括以下子步骤：

SS1：分布式两信源SF-LT码度分布设计，包括以下步骤：

SS101：输入编码数据包的度i，分别计算理想的孤波度分布ρ(·)、鲁棒孤波子分布τ(·)和无标度分布λ(i)；

SS102：根据步骤SS101的结果，计算以下两式：

其中，β"＝ρ(1)+τ(1)+λ(1)+τ(k/R)，β＝β'+β"，为标准化因子；

SS103：对μ'(i)求解卷积f(i)：

其中j为累加变量；