本文關(guān)鍵詞：噴泉碼編解碼技術(shù)與應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 數(shù)字噴泉碼 LT碼 Raptor碼 分布式LT碼 噴泉碼應(yīng)用

【摘要】：近年來,隨著因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展,基于分組傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處于主導(dǎo)地位。為了能夠更好地保障信息的無差錯(cuò)傳輸,差錯(cuò)控制編碼技術(shù)在通信協(xié)議的應(yīng)用層也獲得越來越多的應(yīng)用。傳統(tǒng)的基于TCP協(xié)議的重傳機(jī)制可靠性高,但在某些通信場(chǎng)景中并不適用,比如一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播傳輸環(huán)境中,若較多的用戶信道條件不理想,導(dǎo)致多個(gè)終端發(fā)生錯(cuò)誤要求重傳,這會(huì)嚴(yán)重降低系統(tǒng)傳輸效率。與傳統(tǒng)的物理層采用的比特級(jí)信道編碼不同,應(yīng)用層糾錯(cuò)機(jī)制——數(shù)字噴泉碼面向應(yīng)用層數(shù)據(jù)包,其先對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)進(jìn)行分包編碼后再進(jìn)行傳輸,只要接收端正確接收到的編碼數(shù)據(jù)包數(shù)量稍多于原始信息包數(shù),就能夠以很大的概率恢復(fù)原始應(yīng)用層數(shù)據(jù)。本文將對(duì)數(shù)字噴泉碼的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用展開深入研究。首先,論文詳細(xì)研究兩種主要的數(shù)字噴泉碼,LT (Luby transform)碼和Raptor碼。論文介紹LT碼的編碼過程以及相應(yīng)的置信傳播BP解碼算法,同時(shí)給出常用的度數(shù)分布函數(shù)。論文分析了不同長度的LT碼的性能,并且給出了BP解碼算法和高斯消去解碼算法的性能對(duì)比。論文介紹了Raptor碼的原理,并詳細(xì)討論互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF RFC 5053中采用的R10 Raptor碼的編解碼方法。論文給出了R10 Raptor碼在不同刪除概率的信道中的性能,并對(duì)比了采用高斯消去解碼的LT碼和R10 Raptor碼的性能。其次,論文研究了應(yīng)用于多路中繼系統(tǒng)的分布式LT碼。論文介紹了系統(tǒng)模型以及傳統(tǒng)的分布式LT碼——DLT方案的編碼方法,包括信源的編碼方法和中繼操作規(guī)則。我們還給出雙信源的場(chǎng)景中采用DLT方案和傳統(tǒng)LT碼方案時(shí)的性能對(duì)比。論文列舉了近年來在DLT的基礎(chǔ)之上的其他改進(jìn)的分布式LT碼方案,并且詳細(xì)研究了類孤波噴泉編碼SLRC方案和增強(qiáng)型類孤波噴泉編碼ISLRC方案。論文研究了一種能夠適應(yīng)刪除信道的編碼方式：混合孤波度數(shù)分布編碼HSDC。論文結(jié)合不同度數(shù)分布函數(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種新型的分布函數(shù),同時(shí)設(shè)計(jì)了中繼節(jié)點(diǎn)的操作規(guī)則并利用與或樹方法分析了混合孤波度數(shù)分布編碼方案的理論性能。仿真結(jié)果顯示在有刪除的多路中繼系統(tǒng)中混合孤波度數(shù)分布編碼方案HSDC明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的DLT方案以及其他改進(jìn)方案。然后,論文以LTE系統(tǒng)為具體實(shí)例探索將R10 Raptor碼與物理層信道編碼跨層組合的方法。論文介紹了LTE系統(tǒng)中相關(guān)的信道編碼模塊中的碼塊分割方法和HARQ技術(shù)。論文提出了將R10Raptor碼應(yīng)用于LTE通信系統(tǒng)中的方案,并且給出該R10 Raptor碼應(yīng)用方案在給定場(chǎng)景下的仿真性能。仿真結(jié)果顯示該跨層組合的方法可以明顯提高數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)母怕?在某些特定的場(chǎng)景下能夠獲得0.25～1.25dB的增益。最后,論文研究了一種應(yīng)用于星型網(wǎng)絡(luò)中的噴泉網(wǎng)絡(luò)編碼方案。論文介紹了星型網(wǎng)絡(luò)模型和該系統(tǒng)所承載的傳輸業(yè)務(wù),并詳細(xì)研究了為保障數(shù)據(jù)傳輸而采用的兩種方案——隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼RLNC方案和TDMA重傳方案。論文詳細(xì)分析并求解兩種方案中可調(diào)參數(shù)的理論最優(yōu)值并且仿真對(duì)比了這兩種方案的系統(tǒng)吞吐率。仿真結(jié)果顯示通過將可調(diào)參數(shù)設(shè)置為理論優(yōu)化得到的最優(yōu)值能夠使得RLNC網(wǎng)絡(luò)編碼方案的性能獲得明顯提升。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)字噴泉碼 LT碼 Raptor碼 分布式LT碼 噴泉碼應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN911.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 縮略詞12-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 論文的研究背景14-15
• 1.2 數(shù)字噴泉碼的提出和發(fā)展15-16
• 1.3 噴泉碼的應(yīng)用研究概況16-17
• 1.4 碩士期間所做工作及本論文內(nèi)容安排17-20
• 第二章 LT碼和Raptor碼20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 LT碼20-25
• 2.2.1 LT碼的編解碼方法20-22
• 2.2.2 LT碼的度數(shù)分布函數(shù)22-23
• 2.2.3 LT碼的性能23-25
• 2.3 Raptor碼25-33
• 2.3.1 R10 Raptor碼的編碼25-27
• 2.3.2 R10 Raptor碼的解碼27-30
• 2.3.3 R10 Raptor碼的性能30-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 分布式LT碼的應(yīng)用34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 LT碼應(yīng)用于多路中繼網(wǎng)絡(luò)34-38
• 3.2.1 RSD的反卷積分解方法34-37
• 3.2.2 分布式LT碼的其他方案37-38
• 3.3 分布式LT碼的混合方案HSDC38-47
• 3.3.1 HSDC方案39-40
• 3.3.2 HSDC方案的與或樹分析40-43
• 3.3.3 HSDC方案和其他方案性能對(duì)比43-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 噴泉碼與物理層信道編碼的跨層組合48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 LTE系統(tǒng)信道編碼方案介紹48-52
• 4.2.1 CRC計(jì)算和碼塊分割48-51
• 4.2.2 HARQ技術(shù)介紹51-52
• 4.3 R10 Raptor碼應(yīng)用于LTE系統(tǒng)方案52-58
• 4.3.1 R-LTE方案介紹52-54
• 4.3.2 給定場(chǎng)景的仿真結(jié)果54-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第五章 星型網(wǎng)絡(luò)中噴泉網(wǎng)絡(luò)編碼60-76
• 5.1 引言60
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)模型60-61
• 5.3 RLNC方案和TDMA方案介紹61-63
• 5.3.1 RLNC方案61-62
• 5.3.2 TDMA方案62-63
• 5.4 兩種方案的分析結(jié)果63-71
• 5.4.1 接入階段的優(yōu)化分析65-67
• 5.4.2 廣播階段的優(yōu)化分析67-69
• 5.4.3 接入階段和廣播階段的聯(lián)合分析69-71
• 5.5 仿真結(jié)果71-75
• 5.5.1 接入階段的仿真結(jié)果71-72
• 5.5.2 廣播階段的仿真結(jié)果72-74
• 5.5.3 接入階段和廣播階段的聯(lián)合仿真74-75
• 5.6 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文總結(jié)與展望76-78
• 6.1 論文工作總結(jié)76-77
• 6.2 進(jìn)一步的研究方向77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 作者簡介82-84
• 致謝84

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本文編號(hào)：868907