[发明专利]一种基于系统在线喷泉码的高编码符号度值广播方法

权利要求书

1.一种基于系统在线喷泉码的高编码符号度值广播方法，该方法依托的系统包括发送端、信道和接收端；其中，发送端包括信源和编码器，信源共有k个信源符号，记为X₁,X₂,X₃,...,X_k；信道为二元删除信道；接收端的数量为M个，其序号分别为1,2,3,...,i,...M；i为接收端的序号，取值范围为1到M；每个接收端又包括译码器和信宿；所述高编码符号度值广播方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：初始化发送端和接收端，具体为：

每个接收端初始化两个空集合：集合B_i和集合T_i，并初始化存储空间MC_i，MS_i，MD_i和MM_i为空，初始化m'_i＝0；发送端初始化l＝0和集合Q为空；

其中，i为接收端的序号，取值范围为1,2,3,...,M；集合B_i是第i个接收端所有已经完成译码的信源符号的序号的集合，集合T_i是第i个接收端待处理的编码符号的序号的集合；存储空间MC_i用于在第i个接收端存储编码符号和相应的序号列，存储空间MS_i用于在第i个接收端存储译码器处理得到的序号列集合，存储空间MD_i用于在第i个接收端存储完成译码的信源符号和相应的序号，存储空间MM_i用于在第i个接收端存储等待译码的编码符号和相应的序号；m'_i是对第i个接收端最优的编码符号度值，l是记录已发送编码符号个数的计数器；集合Q是发送端存储接收端反馈信息的集合；

步骤2：编码器产生第一类编码符号并发送到译码器；

步骤3：接收端i译码器接收、存储步骤2发出的第一类编码符号，并进行相应处理，具体为：

译码器将编码符号CB1_l作为序号l对应的信源符号，与序号l一同存储在MD_i中；

步骤4：判断l是否等于k，若是跳至步骤5，否则跳至步骤2；

步骤5：接收端译码器统计恢复比例并产生反馈，具体为：

步骤5.1接收端i译码器统计恢复比例β_i，再依据下述公式(1)，由β_i计算m_i：

其中，β_i是在线喷泉码译码端得到的信源符号占全部信源符号的比例；m_i表示对信源符号进行在线喷泉码编码时，理论上最优的所需信源符号的个数；

步骤5.2判断MM_i是否为空，若为空，则跳至步骤6，若MM_i非空，则判断m'_i与m_i的关系，并进行如下操作：

5.2A若m_i≠m'_i，将MM_i中的任意一个序号列作为新的N2_j，其对应的编码数据包作为新的第二类编码符号CB2_j，跳至步骤7；

5.2B若m_i＝m'_i，M个接收端将译码器端计算的m_i值分别反馈给发送端编码器；

步骤6：发送端编码器产生第二类在线喷泉码编码符号并发送，具体为：

步骤6.1编码器利用接收到的反馈信息m_i(i＝1,2,...,M)更新序列Q，记其中最大的m_i为m_max；

步骤6.2编码器选择m_max个信源符号异或得到第二类编码符号；

其中，m_max个信源符号异或运算结果记为CB2_j，进行异或运算的m_max个信源符号对应的序号列记为下标j表示第j个第二类编码符号；

步骤6.3将步骤6.2输出的第二类编码符号CB2_j和其对应的序号列N2_j发送给译码器；

步骤7：译码器接收并处理步骤6发送的第二类编码符号，具体为：

步骤7.1接收端i译码器计算集合B_i和序号列N2_j的交集Y_ij，从N2_j中减去Y_ij得到序号列N2’_ij，计算N2’_ij中序号的个数；

步骤7.2对N2’_ij中序号的个数进行判断，若序号的个数为0，则跳至步骤6；否则若序号的个数不为0，则Y_ij中的所有序号所对应的信源符号依次与CB2_j进行异或运算，得到CB2’_ij并进行进一步判断N2’_ij中的元素个数，操作如下：

7.2A若N2’_ij中的元素个数为1，则N2’_ij中只有一个序号n2_j，其所对应的编码符号为CB2’_ij，CB2’_ij是一个度值为1的编码符号，跳至步骤8；

7.2B若N2’_ij中的元素个数为2，则N2’_ij中存在两个序号即N2’_ij＝{n3_g1,n3_g2}，其所对应的编码符号为CB2’_ij，记CB2’_ij是一个度值为2的编码符号，跳至步骤9；

7.2C若N2’_ij中的元素个数不为1或2，则将数据编码符号CB2’_ij与其对应的序号N2’_ij存储在MM_i中，跳至步骤10；

步骤8：接收端i译码器存储并处理度值为1的编码符号，具体为：

步骤8.1译码器将编码符号CB2’_ij作为序号n2_j对应的信源符号存储到MD_i中；

步骤8.2查找MC_i中的序号列，将所有含有序号n2_j的序号列对应的编码符号依次与CB2’_ij进行异或运算，每次运算的结果作为此序号列中另一序号n3_gx对应的编码符号的译码结果，存储到MD_i中；将所有译码结果对应的序号存入集合T_i中，从MC_i中删除译码的序号列和编码符号；

其中，n3_gx对应n3_g1或n3_g2，记N3_g＝{n3_g1,n3_g2}为度值为2的编码符号所对应的序号列，n3_g1和n3_g2的范围为1到k；度值为2的编码符号由两个信源符号异或得到；

步骤8.3将集合T_i中的任意一个序号作为新的n2_j，将这个序号从T_i中删除，将对应的信源符号作为新的CB2’_ij；

步骤8.4执行步骤8.2，再判断集合T_i是否为空集，若集合T_i为空集，则跳至步骤8.5，否则若集合T_i非空，跳至步骤8.3；

步骤8.5译码器查找MS_i中的集合，对序号n2_j进行判断，若序号n2_j属于MS_i中的某一集合，则将这个集合中的全部序号存入集合B_i中；否则若序号n2_j不属于MS_i中的任一集合，则将序号n2_j存入集合B_i中，跳至步骤10；

步骤9：接收端i译码器存储并处理度值为2的编码符号，具体为：

步骤9.1接收端i译码器将编码符号CB3_g和序号列N3_g＝{n3_g1,n3_g2}存储在MC_i中；

其中，CB3_g记为第三类编码符号，由两个原始信息编码数据包异或得到，下标g表示第g个第三类编码符号；

步骤9.2对步骤9.1中存储的N3_g中的两个序号进行判断，并进行相应操作：

9.2A若N3_g中的序号n3_g1和n3_g2不属于MS_i中的任何一个序号列的集合，则将N3_g存储在MS_i中；

9.2B若N3_g中的一个序号属于MS_i中某一序号列集合，则将另一个序号也放入该集合中；

9.2C若N3_g中的两个序号分属MS_i中的两个序号列集合，则将这两个集合合并；

步骤10：计算并判断所有接收端译码器恢复比例β_i(i＝1,2,3...,M)是否都等于1，若是，结束本方法，否则跳至步骤5。