[发明专利]多播环境中基于混合译码的喷泉码的编码设计方法

权利要求书

1.一种多播环境中基于混合译码的喷泉码的编码设计方法，所述多播环境中包含一个发射机和M个接收机，信号按帧进行传输，其特征在于，包括以下步骤：

1)发射机将原始文件划分成k个等长的原始信息包(s₁,s₂,…,s_k)；

2)发射机将k个等长的原始信息包(s₁,s₂,…,s_k)进行喷泉编码，其中，在喷泉编码中，存在0.2k数量的编码包使用局部增强的概率分布进行编码；

3)发射机将喷泉编码得到的编码包广播给全部接收机；

4)各接收机接收发射机广播的编码包，再寻找局部满秩矩阵进行局部高斯消元译码，其中，满秩的秩为R＝3，然后使用迭代译码算法进行译码；

其中，当第M_i个接收机成功译码恢复出全部原始文件时，i表示第i个接收机，则发射反馈信号给发射机，发射机接收到所述反馈信号时，则将该反馈信号存入反馈集合F_i中；

5)发射机利用反馈集合F_i判断全部接收机是否已解码，当全部接收机已解码时，则停止发送编码包，并记录最终的译码冗余；当全部接收机没有解码时，则继续发送编码包，直至全部接收机已解码为止；

步骤2)中发射机将k个等长的原始信息包(s₁,s₂,…,s_k)进行喷泉编码的具体操作为：

21)当发射机的传输次数N≤0.8k或Nk时，则利用鲁棒孤波度分布随机选取一个度，该度表示待生成的编码包由多少个原始信息包异或得到，再通过均匀分布选择出需要进行喷泉码异或编码的序号，并将该序号记录在生成矩阵G中，其中，所述生成矩阵G为k×N阵，N为发射机的编码传输次数，且该生成矩阵G按列记录，g_ij∈{0,1}，g_ij∈G，g_ij＝0代表在第j次传输时第i个原始信息包没有参与异或，g_ij＝1代表在第j次传输时第i个原始信息包参与异或；

22)当发射机的传输次数N处于0.8kN≤k的区间时，则先利用鲁棒孤波度分布随机选取一个度，再通过局部增强的概率分布选择出需要进行喷泉码异或编码的序号，并将该序号记录在生成矩阵G中。

2.根据权利要求1所述的多播环境中基于混合译码的喷泉码的编码设计方法，其特征在于，步骤22)中通过局部增强的概率分布选择出需要进行喷泉码异或编码的序号的具体过程为：

a)产生D个由局部增强概率分布选择出喷泉码的编码包，D为选择出的度为3的编码包的数量，其中，

b)寻找步骤21)内生成矩阵G中度为3的编码包的列数，并将其按列依次记录在统计矩阵P中，统计矩阵P的列数为n，当nD，则只有10n个编码包使用步骤c)中的编码方式进行编码，其余编码包使用步骤21)中的编码方式进行编码，当n≥D，则转至步骤c)；

c)将统计矩阵P中的内容按列进行提取，并将各列中值为1所在的行标记录为A，其中，A∈{a₁,a₂,a₃}，在之后的10个编码包中，先根据鲁棒孤波度分布选择出度，再增加行标a₁,a₂,a₃所对应的原始信息包的概率选择出需要异或的原始信息包k的序号，其中，行标a₁,a₂,a₃所对应的原始信息包序号的概率为其余的原始信息包的概率均为将编码出来的编码包按列记录在生产矩阵G中并发送给接收机。

3.根据权利要求1所述的多播环境中基于混合译码的喷泉码的编码设计方法，其特征在于，步骤4)中各接收机接收发射机广播的编码包，再寻找局部满秩矩阵进行局部高斯消元译码，其中，满秩的秩为R＝3，然后使用迭代译码算法进行译码的具体操作为：

41)截止当前传输次数，在第i个接收机接收到的所有编码包中，寻找度为3的编码包即该编码包与三个原始信息包相连，q为第q个编码包的度值为3，s为选择异或的原始信息包；再找出度为2的编码包其中，w∈{1,2,3},e∈{1,2,3},w≠e，f为度为2的编码包的序号，即找出与度为3的编码包只有一个异或序号不同且度为2的编码包，当没有找到该编码包时，则转至步骤43)；当找到该编码包时，则转至步骤42)；

42)当度为2的编码包的数目为多个时，则将两个度为2的编码包和一个度为3的编码包进行高斯消元译码，并将局部的满秩生成矩阵求逆，以解码出三个原始信息包，当度为2的编码包的数目为1个时，则通过编码包异或解出一个原始信息包其中，r∈{1,2,3},r≠w,r≠e，然后删除生成矩阵中所有编码包与解出来的原始信息包之间的联系；

43)寻找接收到的编码包中度为1的编码包，即该编码包只与一个原始信息包s_n相连，n表示原始信息包的序号，当不存在度为1的编码包时，则译码终止；若存在度为1的编码包时，则直接解出该编码包对应的原始信息包s_n，并将该原始信息包s_n与所有和该原始信息包s_n有联系的其他编码包进行异或，然后删除所有编码包与该原始信息包s_n之间的联系；

44)重复步骤41)至步骤43)，直到所有的原始信息包都被译码出来为止。