[发明专利]一种无线信道下基于可译集的喷泉码增量译码算法

说明书

本发明公开了一种无线信道下基于可译集的喷泉码增量译码算法，分析了二进制加性高斯白噪声（BIAWGN）信道下LT码的BP算法原理,根据理想误码率与信噪比及似然比之间的关系，给出了变量节点加入可译集成功译码时似然比所需达到的门限值Tre；将迭代过程中似然比达到门限值的变量节点加入可译集提前译出，不再继续参与迭代，一方面减少了迭代过程中的计算量；另一方面，即使译码失败，开销增加时也可利用已经达到门限值成功译出的部分变量节点简化Tanner图，只对未达到译码门限的变量节点进行迭代，进一步减少计算量；并且本发明利用到低开销译码中的有用信息，解决了传统BP译码算法应用于喷泉码时效率较低的问题。

技术领域

本发明属于无线通信的技术领域，具体是指一种无线信道下基于可译集的喷泉码增量译码算法。

背景技术

数字喷泉码是针对大规模网络数据分发和可靠传输而提出的一种新的纠删编码方法。与传统的纠删码不同，数字喷泉码可以按照某种概率分布独立地产生任意数量的码字，具有码率不受限或无码率(rateless)特性。接收者不必关心具体的编码分组及分组的顺序，只要接收到足够多的编码分组，就能实现正确的译码。目前研究喷泉码常用的码型为LT码和Raptor码。2002年Luby提出了第一种实用的数字喷泉码——LT码，并设计了实用的度分布(鲁棒孤波分布)，能够在任意删除信道中逼近信道容量，但其译码复杂度是非线性的。2006年Shokrollahi等人将高效的预编码与LT码级联，提出了性能更好的Raptor码，具有线性编译码复杂度。

LT(Luby Transform)码是第一种具有实用意义的数字喷泉码。这类码的主要参数是输出度分布，即对应不同度数的不同概率值常用生成函数的形式来表达假设原始数据包长度为K，LT码的编码方案如下：

(1)在输出度分布Ω(x)中随机选取一个度数i；

(2)再从K个原始数据包符号中均匀随机选取出i个不同的符号，将这i个符号进行异或得到一个编码符号；

(3)重复上面的操作，即可完成LT编码。

在无线信道中，由于噪声的干扰，需要采用可靠的软判决译码。喷泉码常用的软判决译码算法为BP算法。

传统BP译码算法利用生成矩阵Tanner图中的联系，在变量节点和校验节点之间不断地相互传递似然比信息来逐渐收敛到可靠值，节点的对数似然比定义为:

令表示第l次迭代时变量节点x_i传递给校验节点y_j的似然比信息。表示第l次迭代时校验节点y_j传递给变量节点x_i的似然比信息。M(i)表示与变量节点x_i相连的所有校验节点的集合，M(i)\j表示除校验节点y_j外与x_i相邻的其他校验节点组成的集合。N(j)表示与校验节点y_j相连的所有变量节点构成的集合，N(j)\i表示除变量节点x_i外与y_j相连的其他变量节点组成的集合。L₀表示信道的似然比，计算公式如下：

则变量节点和校验节点的似然比迭代公式如下：

重复进行迭代，达到最大迭代次数后进行硬判决。

应用于喷泉码进行译码时，译码需接收到一定数量的码字后开始译码，迭代至预设最大次数后再对变量节点进行硬判决。若译码失败，需继续接收更多数量的码字重新进行迭代，使得之前迭代的信息没有得到有效利用，效率低下，复杂度较大，计算量庞大。

发明内容