改进的不等差错保护喷泉码构造方法技术

一种改进的不等差错保护喷泉码构造方法，具体步骤为：步骤一、对多媒体信源进行分层编码；步骤二、对基本层和增强层数据采用不同码率的低率LDPC码进行编码产生相应的虚拟扩展分组；数据重要性越高，其对应的LDPC码率越低；步骤三、直接对步骤二得到的虚拟扩展分组采用ISRR度分布进行LT编码，得到编码分组，完成编码过程。本发明专利技术通过改进传统的虚拟扩展喷泉码构造方法而减少编译码复杂度的同时能够取得很好的译码性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在通信网络中实现可靠多媒体传输的新方法，属于通信编码

技术介绍
在多媒体数据广播中，通常采用对数据进行分层编码的方式来减少信道错误对接收数据完整性的破坏，如可伸缩性视频编码(Svalable Video Coding, SVC)方案，(见“Overview of Scalable Video Coding Extens1n of the H.264/AVCStandard，，，IEEE Transact1ns on Circuits and Systems for Video Technology,Vol.17，N0.9，September 2007)。该编码方案将数据分成若干层进行传输，基本层(BaseLayer)数据提供一个基本的图像质量，增强层(Enhancement Layer)数据在基本层数据基础上通过增量的方式对图像质量进行改善。这样，接收机就可根据信道质量接收不同层数的数据。喷泉码是一种应用于删除信道的纠删码技术。喷泉码的典型应用包括组播和广播业务、分布式网络存储等。喷泉码的基本思想是，在发送端使用无比率编码方法将K个信源分组编成半无穷编码分组序列进行发送。每一个接收点正确接收到K个编码分组(或者略大于K个编码分组)即可解出原发送的K个信源分组。接收机正确译出所发送的K个信源分组后，即向发送端发送单次确认信号，结束此次通信。目前，一种系统Raptor码已被3GPP组织的MBMS标准所采纳。在采用SVC方案的视频文件传输中，部分数据需要更高的可靠性，传统的喷泉码只能提供等差错保护(EqualError Protect1n, EEP)特性，其已不能满足SVC方案的视频传输需求，这时需要研宄具有不等差错保护(Unequal Error Protect1n, UEP)特性的喷泉码。Rahnavard 等人在文章 “Rateless codes with unequal error protect1nproperty，，(IEEE Transact1ns on Informat1n Theory, Vol.53, N0.4, April 2007)中提出了加权类UEP喷泉码。随后Sejdinovic等人又提出了一种更加灵活新颖的UEP喷泉码设计方法，这种码被命名为扩展窗喷泉(Expanding Window Fountain, EffF)码(见 “Expanding Window Fountain Codes for Unequal Error Protect1n，，，IEEETransact1ns on Communicat1ns, Vol.57, N0.9, September 2009)。2011 年，Ahmad等人提出了一种虚拟扩展喷泉码(见“Unequal Error Protect1n Using FountainCodes With Applicat1ns to Video Communicat1n，，，IEEE Transact1ns onMultimedia, Vol.13, N0.1, February 2011)来实现UEP的性能，仿真结果显示此种码性能优于加权类UEP喷泉码和EWF码，但是其编译码复杂度高于其他两种方案。传统的虚拟扩展喷泉码方法为假定有K个信源分组要在删除信道中传输，信源分组根据要求的保护级别被划分成了 r类，其大小分别为Sl，S2, L, 其中Sl+S2+L+\= K。最前面的81个信源分组代表最重要的信息，紧接着的s 2个信源分组代表第二级别重要信息，依次类推得到r类，即如果i > j的话，则Si的重要性高于s jo对每个^安排一个虚拟扩展因子RFi,如果i > j，则RFi> RF]来实现UEP，在获得虚拟扩展源后，再通过另一个整数扩展因子EF对前面得到的虚拟扩展源进行进一步的扩展，从而达到改善整个码性能的目的，最后，其编码过程按照原始的LT码过程进行编码，其度分布为鲁棒孤波(Robust Soliton)分布。附图1展示了一个r = 2、RF1= 2、RF 2= I和EF = 2的虚拟扩展喷泉码示例。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，通过改进传统的虚拟扩展喷泉码构造方法而减少编译码复杂度的同时能够取得很好的译码性能。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的，一种，具体步骤如下:步骤一、对多媒体信源进行分层编码；如对一段视频信号采用SVC方案进行编码，产生一个基本层数据和若干个增强层数据；步骤二、对基本层和增强层数据采用不同码率的低率LDPC码进行编码产生相应的虚拟扩展分组；数据重要性越高，其对应的LDPC码率越低；步骤三、直接对步骤二得到的虚拟扩展分组采用ISRR度分布进行LT编码，得到编码分组，完成编码过程。传统虚拟扩展喷泉码的虚拟扩展因子RFi只能是整数，而且由于虚拟扩展过程相当于重复编码，其编码性能较差，本专利技术采用LDPC码进行虚拟扩展，其性能优于重复码，并且本专利技术采用LDPC码进行虚拟扩展能够使得RFiS任意实数值，显然本专利技术设计更加灵活方便。如果信源分组Si的重要性高于s j,则Si对应的LDPC码率R 须低于s 对应的LDPC码率R」，Si对应的LDPC码率R $ 1/RF —不同于传统虚拟扩展喷泉码，本专利技术不再进行整数扩展因子EF的二次扩展。不同于传统虚拟扩展喷泉码，本专利技术进行LT编码时，不再采用Robust Soliton度分布，而是米用了 Talari 等人在文章 “On the Intermediate Symbol Recovery Rate of RatelessCodes，，(IEEE Transact1ns onCommunicat1ns, Vol.60, N0.5, May 2012)中提出的具有很好的中间分组恢复能力的ISRR度分布。本专利技术之所以不采用整数扩展因子EF进行二次扩展的原因为:通过理论分析和仿真发现如果采用固定度分布进行LT编码，整数扩展因子EF > I将会恶化整个码的性能，而ISRR度分布正是一种固定度分布，所以整数扩展因子EF> I导致译码性能恶化。图2通过仿真验证了 EF = 2时传统EEPLT码性能差于EF = I时的EEP LT码，其中横坐标表示接收机收到(1+ ε )K(其中，K = 4000信源分组)个编码分组，ε称为译码开销，纵坐标表示译码后的比特错误率(Bit ErrorRate，BER)，ISRR度分布SD1(X) = 0.1452x+0.8548x2。由于ISRR度分布是一种固定度分布，其平均度值远小于Robust Soliton度分布的平均度值，所以本专利技术的编译码复杂度远低于传统虚拟扩展喷泉码，能实现线性时间编译码。本专利技术有益效果:附图3 展示了一个 r = 2、R1= !/RF1= 1/2、R2= 1/RF2= I 的改进 UEP 喷泉码构造方法示例。经此方法处理，与传统虚拟扩展喷泉码相比，本方法不仅能降低编译码复杂度，而且能够获得更好的译码性能。传统虚拟扩展喷泉码采用Robust Soliton度分布，其编译码复杂度不是随着信源分组数目K线性增大，而采用ISRR度分布，由于其是一种最大度值较小，且其最大度值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的不等差错保护喷泉码构造方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、对多媒体信源进行分层编码如对一段视频信号采用SVC方案进行分层编码，产生一个基本层数据和若干个增强层数据。步骤二、对基本层和增强层数据采用不同码率的低率LDPC码进行编码产生相应的虚拟扩展分组；数据重要性越高，其对应的LDPC码率越低；步骤三、直接对步骤二得到的虚拟扩展分组采用ISRR度分布进行LT编码，得到编码分组，完成编码过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁磊，李华安，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62