空间耦合LT码的性能研究

《空间耦合LT码的性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、空间耦合LT码的性能研究摘要：空间耦合LT码是将空间耦合概念用于LT码的一种新型信道编码技术,因其良好的性能被广泛研究。介绍了空间耦合LT码的编码过程，利用密度演进算法研究了其在信息位无限长时的渐进性能，并口比较了空间耦合LT码在规则度分布与不规则度分布下的译码错谋率和译码复杂度。同时在有限信息位长度下针对两种度分布进行大量仿真，分析并比较了两者的性能。结果表明：信息位越多，空间耦合LT码越能在低开销时获得低译码错误率，以更快的速度接近渐近性能，在译码错误率相差无几的情况下，使用不规则度分布的空间耦合LT码比使用规

2、则度分布有更快的译码速度，而且在有限信息位长度时译码错误率性能更好，能以更快的速度接近渐近性能。关键词：空间耦合；LT码；渐进性能；密度演进0引言基于固定比率编码技术和请求重传机制的信道纠错技术已经很难满足下一代互联网□益増长的需求，因此无码率码被提了出來，它叮以根据信道状态自适应调整码率，提高了信息传输的有效性。无码率码用一系列信息码生成一出无限长的编码位，接收端收集到一定数量的编码位后(原则上至少等于信息位数量)开始译码过程。如果不能从这些编码位中恢复出所有信息位，接收端就会收集更多的编码位再试。接收端持续这种

3、方式宜到所有的H1个信息位得到恢复。如果在接收到n=m(HO)个编码位后译码成功，则这个编码的译码开销为0。这样的方案被称为无码率，因为码率并不能预先固定，码率"(1-£)/(1+0)仁为信道删除率)，它会根据信道情况在0〜1之间变化。无码率码非常适合于信息同时从一个发送端到多接收端的情况。第一个实现无码率的是由LUBYM提出的LT码叫选择度值d(d的产生由给定的度分布函数决定)，然后随机从K个信息位中选择d个信息位进行模二加，就可以生成一个编码位。译码端用低密度置信传播BeliefPropagation(BP)算

4、法恢复信息位。AREFV等人提出了一种将空间耦合概念用于LT码的新的无码率码结构——空间耦合LT码SpatiallyCoupledLT(SC-LT)⑵，并针对二进制无记忆对称信道(BMS)用密度演进來研处它的性能。在BMS信道此编码获得信道容量的一些必需条件也被推导出来。加入了预编码后的空间耦合无码率编码的性能也被大量研究®役大量的结果表明这些编码可以获得BEC信道的容量。这个结论也被文献［6］证明To相比于传统LT码，SC-LT码要达到信道容量只需用非常简单的度分布(规则分布就足够了本文研究了SC-LT码在规则度

5、分布、不规则度分布下的渐近性能以及有限信息长度下的性能，对两种度分布下的译码错谋率以及译码复朵度进行比较。1基本概念1.1LT码作为第一个实际可行的喷泉编码方案，LT码具有简单的编译码方法以及较小的译码开销和编译码复杂度，为喷泉码的发展奠定了基础。假设信源有K个信息位,编码过程如下：(1)根据度分布随机的选择一个度值d,其中1WdWK。(2)随机的从信息序列中选择d个信息位。(3)假设皿是信息序列的第i个信息位，那么编码符号输出为其中厲，i2,・・・，订表示从信息序列中随机选择的信息位的下标。这个过程持续进行，直到

6、接收的编码包数量能够使信息序列得到正确的译码。编码过程如图1所示。1.2SC-LT码SC-LT码对LT码的编码过程进行了改进，编码Z前将K个信息位分割成L个信息集合，每个集合有m个信息位K=Lmo定义一个平滑参数3,编码位被分成L+3-1个集合。编码过程如下：(1)随机选择一个整数j作为编码位的集合位置，jG［l,L+o-lK(2)从度分布R(x)屮随机的选择一个度值d,其屮lWdWm3。(3)在信息集合［j-3+1,j］中m3个信息位中随机选择d个信息位。(4)将这d个信息位模二加就得到了编码位。编码过程如图2所

7、示。这里要注意：对于位于编码集合［1,3-l］U［L+l,L+3-1］的编码位来说，如果选择的信息位不在［1,L］范围内，编码器就认为该信息位无效(或者认为信息位的值为0)O原则上，由这些讥信息位可以生成一串无限长的编码位。假设信息在一个删除率为£的BEC信道上传输，用BEC(J来表示。接收端收集了一定数量的没有被删除的编码位后，(至少与信息位数目相等)开始用BP算法进行译码过程。如果收集到的编码位无法恢复所冇信息位，则继续收集更多的编码位重试，直至译码成功。随着收到的编码位数口的增多，每个编码所在集合的数口趋于预

8、期估计值。因此可以假设他们的数目是一样的，用数字n来代表每个集合中的编码位数。但是这里需要注意，在属于编码位集合［1,3-l］U［L+l,L+3-1］中的编码位数比n少。因为在编码过程中，属于这些集合中的部分编码位不与任何有效的信息位(即选择的信息位集合在［1,L］范围Z外)相联系，这些编码位视为无效，被忽略。用九表示毎个集合的平均开销：2SC-LT码渐近性