一种卷积网络纠错编码的编译码方法技术

本发明专利技术公开了一种卷积网络纠错编码的编译码方法，对于给定的一个通信网络，在无错情况下根据信宿满秩条件得到一般性的卷积网络编码；对于给定集合的任意错误，计算信宿等效错误；求逆将其等效为信源端的错误，在信源端设计纠正此错误的卷积纠错编码。本发明专利技术将网络错误等效到信源的好处是避免考虑错误由于网络卷积导致扩散问题，使得方法简单；卷积纠错网络编码具有高速率、高可靠性、低时延和普适性等优势。

Encoding and decoding method of convolutional network error correcting coding

The invention discloses a coding method of convolutional network error correction encoding, for a given communication network, in the wrong circumstances according to the destination of full rank condition of network convolutional encoding; for any given set of error, calculation error of inverse equivalent sink; equivalent to the source end error to correct this error design of convolutional encoding at the source end. The invention will be equivalent to a network error source is good to avoid considering errors due to network convolution leads to diffusion problem, the method is simple; convolutional encoding network has the advantages of high rate, high reliability, low delay and universality etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卷积网络编码
，尤其涉及一种卷积网络纠错编码的编译码方法。
技术介绍
网络编码是一种允许网络中间节点对入边多条信息进行编码后再转发的新技术，在提高吞吐量、进行负载均衡和安全等方面存在很多优势，是目前信息科学最热门的研究领域之一。编码域大小和对变化拓扑的普适性是网络编码的两大主要问题。卷积网络编码是针对网络存在圈或者时延问题提出的，并被证明不存在编码域的选择问题，因为任意一个有限域都可看成一个基域的拓展，可用移位寄存器实现。由于网络通信环境的复杂，编码包在网络传输中常常会出现错误，因此提供网络传输可靠性的网络纠错编码变得十分必要。Yeung和Cai在2002年首次提出了网络纠错编码概念，用以纠正由篡改数据包带来的错误。2006年，Cai和Yeung完整阐述了网络纠错码的概念，指出网络纠错编码是经典编码理论的一个很自然的推广，给出t-纠错网络编码的三个重要界：Hamming界，Singleton界和Gilbert-Varshamov界。张箴等提出了扩展全局编码核向量的概念，并由此引申出网络纠错编码的译码方程，并定义了线性NEC的最小距离，并指出了NEC的最小距离具有经典纠错码纠错数特征。为解决对拓扑适应问题，Kotter和Kschischang基于随机网络编码提出一种全新的网络纠错码方法，即用向量子空间表示信源消息，向量空间的基由要传输的消息向量生成。当消息在网络中传输由于错误原因会使得子空间塌缩或偏移，可利用空间距离的度量给出译码保证消息的正确接收。然而由于其具有很高的复杂度，难于实现。目前的网络纠错编码研究都是针对线性网络编码设计的。卷积网络编码对于存在时延和圈的实际网络更具普适性，是一类具有重要理论和工程应用意义的网络编码，因此研究设计卷积网络纠错编译码。综上所述，由于网络传输中中间节点的处理容易导致错误卷积扩散，直接在接收端设计纠错编码要纠正较多的错误，导致纠错码效率低下；将网络错误等效到信源的好处是避免考虑错误由于网络卷积导致扩散问题，使得设计简单。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种卷积网络纠错编码的编译码方法，旨在解决信源想通过网络传播消息给多个用户同时采用网络编码以提高吞吐量时，由于网络传输中中间节点的处理容易导致错误卷积扩散，直接在接收端设计纠错编码要纠正较多的错误，导致纠错码效率低下；将网络错误等效到信源的好处是避免考虑错误由于网络卷积导致扩散的问题。本专利技术是这样实现的，一种适用于丢包率高、传输时延变化的无线多播网络的卷积网络纠错编码的编译码方法，所述卷积网络纠错编码的编译码方法包括以下步骤：步骤一，对于给定的一个通信网络，根据信宿满秩条件得到一般性的卷积网络编码；步骤二，对于给定集合的任意错误向量w(z)，计算信宿等效错误wr(z)＝w(z)Fr(z)；步骤三，求逆将其等效为信源端的错误，在信源端得到纠正此错误的纠错编码。进一步，对于一个卷积网络编码的输入构造的纠错码生成矩阵GI(z)，速率为k/ω(k≤ω)；对应信宿节点r∈R的输出记为卷积码Cr，是由生成矩阵GO,r(z)生成的码率为k/ω(k≤ω)的卷积码，而GO,r(z)可以由以下式子给出：GO,r(z)＝GI(z)·Mr(z)；Mr(z)是ω维卷积网络编码对应的满秩的网络转移矩阵。进一步，对于给定单源网络，由单源向信宿集多播，ω是多播网络的最大流最小割，域上存在一个ω维卷积网络编码，编码方法如下：1)令Mr(z)＝AsFr(z)为ω×ω由源至任一信宿r∈R的网络转移矩阵，给出错误图集Φ，然后计算如下集合；2)所有差错向量在Φ中都有其错误图样：3)令：Wr(z):＝{w(z)Fr(z)|w(z)∈WΦ(z)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷积网络纠错编码的编译码方法，其特征在于，所述卷积网络纠错编码的编译码方法包括以下步骤：步骤一，对于给定的一个通信网络，根据信宿满秩条件得到一般性的卷积网络编码；步骤二，对于给定集合的任意错误模型，计算信宿等效错误；步骤三，求逆将其等效为信源端的错误，在信源端得到纠正此错误的纠错编码。

【技术特征摘要】
1.一种卷积网络纠错编码的编译码方法，其特征在于，所述卷积网络纠错编码的编译码方法包括以下步骤：步骤一，对于给定的一个通信网络，根据信宿满秩条件得到一般性的卷积网络编码；步骤二，对于给定集合的任意错误模型，计算信宿等效错误；步骤三，求逆将其等效为信源端的错误，在信源端得到纠正此错误的纠错编码。2.如权利要求1所述的卷积网络纠错编码的编译码方法，其特征在于，对于一个卷积网络编码的输入构造的纠错码生成矩阵GI(z)，速率为k/ω(k≤ω)；对应信宿节点r∈R的输出记为卷积码Cr，是由生成矩阵GO,r(z)生成的码率为k/ω(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭网媚，陈曦，高晶亮，张慧星，冯桂国，张峻华，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61