[发明专利]一种网络层喷泉码与信道联合编码的度分布函数设计方法

说明书

本发明公开了一种网络层喷泉码与信道联合编码的度分布函数设计方法。该方法包括：将信道删除概率和MP联合译码的纠错概率引入EISD度分布函数中，通过删除信道与纠错概率影响函数的表达式和Per‑Pc‑EISD度分布函数的表达式，确定信源发送编码包的度分布函数；引入强鲁棒因子，确定扩展的基于删除信道和纠错概率的Per‑Pc‑ERSD度分布函数；对Per‑Pc‑ERSD度分布函数进行转移，归一化处理，确定网络层喷泉码与物理层信道编码联合编码的度分布函数。本发明在设计Per‑Pc‑ESRSD度分布函数时将编码恢复多个错误数据包的概率和信道删除概率引入度分布函数中，针对网络层采用喷泉码编码、物理层采用信道编码的联合编码方法，有效降低译码开销，提高无线传输的可靠性与速率。

技术领域

本发明涉及无线传输信息安全技术领域，更具体的涉及一种网络层喷泉码与信道联合编码的度分布函数设计方法。

背景技术

随着现代通信技术的飞速发展，移动通信、互联网和无线传感器网络等无线通信技术已经逐渐走进人们的日常生活，但是无线信道会受到各种干扰的影响，导致信号在传输中发生错误，影响信号传输质量。如何保证信号高速、可靠的传输成为无线通信网研究的热点。

数字喷泉码是按照概率分布在网络层对数据包进行线性编码，具有译码开销较小、计算复杂度低等特点，被公认为一种较好的无线网络传输纠错编码方法。其编码方法是信源将需要发送的k个具有校验功能的原始数据包按照一定概率分布随机编码得到任意数量的编码包，接收端只要收到大于k个正确编码包的任意子集，即可以以高概率成功恢复信源信息，理想喷泉码的译码开销趋近于0。这种编码方法在译码过程由于不需要固定的解码矩阵、不需要占用大量的反馈信道资源、也不需要较多的冗余信息即可恢复信源信息，因此合适在无线网络传输中使用。

但是现有的喷泉码与理想喷泉码相比，译码开销依旧较大，进一步研究降低译码开销则成为喷泉码设计的主要任务。由信息论理论可知，有效利用接收端的反馈信息可以降低源信息的不确定度，因此，一些学者提出基于反馈信息的喷泉码，即在喷泉码中合理有效利用少量反馈信息降低译码开销。由于网络信道联合译码可以进一步降低喷泉码的译码开销，基于网络层喷泉码与信道编码联合编码方法的研究已经开始被大家所认识。

网络层喷泉码与物理层的信道编码相结合进行联合译码，使一个编码包同时恢复2个或者2个以上的错误数据包，有效的降低喷泉码的译码开销，提高无线网络有效性和可靠性。然而，由于译码方法发生变化，传统的度分布函数设计显然已经不再适用。

综上所述，现有技术中，存在传统的度分布函数不适用于喷泉码与信道编码联合译码方法的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种网络层喷泉码与信道联合编码的度分布函数设计方法，用以解决现有技术中存在传统的度分布函数不适用于喷泉码与信道编码联合译码方法的问题。

本发明实施例提供一种网络层喷泉码与信道联合编码的度分布函数设计方法，包括：

根据联合信道编码的MP译码方法，在传统的联合信道编码的度分布函数设计时对ISD进行改进得到一个编码包同时恢复小于等于l_max个错误数据包的联合信道编码的EISD度分布函数；通过公式(1)，确定所述EISD度分布函数；

将信道删除概率和MP联合译码的纠错概率引入所述EISD度分布函数中，通过公式(2)，确定Per-Pc-EISD度分布函数、删除信道与纠错概率影响函数和所述EISD度分布函数之间关系式；

根据删除信道与纠错概率影响函数与编码包相邻错误数据包的个数之间的关系，通过公式(3)，确定所述删除信道与纠错概率影响函数的表达式；

将公式(1)和公式(3)带入公式(2)中，通过公式(4)，确定所述Per-Pc-EISD度分布函数的表达式；