一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法技术

本发明专利技术提供一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法，涉及无线通信技术领域。该方法将输入符号的LT码进行分组，并将编码过程进行分段，采用阶段化的编码过程，且各阶段采用独立的编码参数。编码器在生成一个输出符号时，首先判定该时刻位于第几个阶段；如在第一阶段，则编码器根据输出度分布函数对第一个分组中的输入符号进行LT编码；如处在第j个阶段，则编码器根据输出度分布函数及各分组对应的抽取概率对前j个分组内的输入符号进行RUEP编码；重复这个过程，直到生成的输出符号数量能够确保成功译码为止。该方法采用了阶段化的编码过程，且各阶段采用独立的编码参数，可以有效的提高中间译码性能及不等恢复时间两类时效性分级传输能力。时效性分级传输能力。时效性分级传输能力。

【技术实现步骤摘要】
一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法。

技术介绍

[0002]针对卫星通信系统的下行链路，由于卫星通信系统往往承担着多种业务同时传输的任务，且卫星信道资源是通过ITU联盟划分的，严格受限。各类业务数据间往往具有不同的时效性需求，数据时效性需求的差异可以分为两类：第一类是不同数据间时效性需求的差异，例如同一链路中同时存在视频电话业务和视频下载业务数据时，虽然两类业务可能具有相同的可靠性需求，然而视频电话业务的时效性需求要比视频下载业务更高；第二类是相同数据内部存在时效性需求的差异，例如H.264高级视频编码(AVC)中，提前恢复的I帧数据有利于帮助相邻的P帧数据快速准确恢复，而提前恢复的P帧数据同样也可以帮助相邻的B帧和I帧数据快速准确的译出。
[0003]为了满足各类数据的高效不等时效性分级传输，传统的方式是通过将具有不等时效性需求的数据按需求高低依次发送，通过设置不同的传输起始时间来获得数据的不等时效性分级传输。在喷泉码诞生后，另一种通过在译码时先后译出的不等时效性分级传输方式出现了。具有时效性分级传输特性的喷泉码同样分为两类：针对第一类时效性需求差异情况，可以采用具有不等恢复时间特性的喷泉码进行时效性需求传输；而针对第二类时效性差异，则需要采用具有中间译码性能的喷泉码进行传输。
[0004]几类传统的不等差错保护喷泉码码均同时具有不等恢复时间特性然而这几类喷泉码的整体译码开销性能较差，会影响数据的整体传输效率。具有中间译码性能的喷泉码码主要分为两种：一种是采用平均度值很低的输出符号度分布函数的LT码，另一种则是渐增码。虽然采用低平均度值输出符号度分布函数的LT码和渐增码均可以提供良好的中间译码性能，然而这两种喷泉码的译码开销性能同样不好，也会影响数据的整体传输效率。
[0005]卫星下行链路中，由于传输距离较长，信号的损耗原因包含自由空间损耗、大尺度衰落、小尺度衰落等多种衰减；除此之外，卫星本身处于高速运动状态，同样会产生多普勒频移的现象。以上种种情况，都使得卫星链路中传输的业务数据，需要采用添加冗余信息的方式保证其数据传输的可靠性。传统的通信系统中，均采用信道编码与自动重传机制并存的传输方式。由于卫星链路传输距离较长，采用自动重传机制会严重影响卫星系统的数据传输效率。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法，在降低反馈信息对传输效率的影响的同时，确保各类业务数据按自身的可靠性需求依次恢复。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种针对卫星链路的时效性
分级传输喷泉编码方法，采用阶段渐增编码方式进行传输编码，具体为：
[0008]步骤1、将输入符号的LT码进行分组，并将编码过程进行分段；
[0009]考虑一个有k个输入符号的LT码，将这些输入符号划分为一系列分组b1,b2,...,b
i
,...,b
I
，任意分组b
i
中有α
i
k个输入符号，α
i
为第i个分组的比例系数，∑
i
α
i
＝1；编码的过程同样划分为一系列阶段s
i
；对于任意第i个阶段，编码器在编码时根据输出度分布函数Ω
i
(x)在分组b1,...,b
j
,...,b
i
中抽取输入符号生成输出符号；每个阶段编码器都执行LT码的编码过程，且当任意阶段完成时，译码器端都发送一个反馈信息；对于任意阶段s
i
，i＞1，编码器均在接收到第i
‑
1个阶段的反馈信息后开始编码；在第i阶段的编码过程中，分组b
i
中的输入符号被当做较重要符号，而其余分组b
j
，1≤j＜i中的输入符号则被当做非重要符号，编码器执行不等差错保护喷泉码编码；
[0010]步骤2、确定编码过程各阶段的编码方法；
[0011]阶段渐增码第i，i＞1阶段中的不等差错保护编码采用经典的RUEP码；编码器抽取分组b1,...,b
j
,...,b
i
中的输入符号时，抽取概率随各分组内误符号率的降低而降低；如果一个分组中输入符号的误符号率已经满足可靠性需求，则该分组中的输入符号已经完成译码，因而在后续的编码过程中，该分组中输入符号的抽取概率为0，即该分组中的输入符号并不参与后续阶段的编码过程；阶段渐增码分为离线和在线两种模式；
[0012]编码器在生成一个输出符号时，首先根据当前开销，判定该时刻位于第几个阶段；如在第一阶段，则编码器根据输出度分布函数Ω1(x)对第一个分组中的输入符号进行LT编码；如处在第j个阶段，则编码器根据输出度分布函数Ω
j
(x)及各分组b1,...,b
j
对应的抽取概率q
i,1
,...,q
i,j
对前j个分组内的输入符号进行RUEP编码；重复这个过程，直到生成的输出符号数量能够确保成功译码为止；编码器对于分组b
j
，j≤i内输入符号的抽取概率q
i,j
由第i个阶段起始时刻分组b
j
内输入符号的译出概率决定，且抽取概率q
i,j
与译出概率成反比；
[0013]步骤3、确定阶段渐增码的编码参数；
[0014]在阶段渐增码的任意第i个阶段，均需要有以下三个参数才能开始本阶段的编码，这三个参数分别是：输出度分布函数、编码开销以及该阶段编码时对任意分组内输入符号的抽取概率q
i,j
；
[0015](1)确定输出度分布函数：
[0016]对于一个具有I个阶段的阶段渐增码，该编码内的输入符号数量已知，则根据输入符号的数量，选择一个经典全局输出度分布函数Ω
d
为生成度值为d的输出符号的概率，x为输出度分布函数Ω(x)的算子；此时，为了给任意阶段s
i
中分配一个阶段输出度分布函数需要先确定该阶段的最大输出符号度值d
(i)
，且该最大度值随阶段序号i单调非减；
[0017]设定任意阶段输入符号相同，即各阶段的分组的比例系数α
i
的相同；此时，任意前I
‑
1个阶段中，阶段s
i
的输出度分布函数Ω
(i)
(x)为：
[0018][0019]对于第I个阶段，输出度分布函数Ω
(I)
(x)为：
[0020][0021]其中，γ
I
为阶段s
I
的编码开销，γ
l
为阶段s
l
的编码开销，γ为整个编码的编码开销，且γ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法，其特征在于：采用阶段渐增编码方式进行传输编码，具体为：步骤1、将输入符号的LT码进行分组，并将编码过程进行分段；步骤2、确定编码过程各阶段的编码方法；步骤3、确定阶段渐增码的编码参数；在阶段渐增码的任意第i个阶段，均需要有以下三个参数才能开始本阶段的编码，这三个参数分别是：输出度分布函数、编码开销以及该阶段编码时对任意分组内输入符号的抽取概率q
i,j
。2.根据权利要求1所述的一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：考虑一个有k个输入符号的LT码，将这些输入符号划分为一系列分组b1,b2,...,b
i
,...,b
I
，任意分组b
i
中有α
i
k个输入符号，α
i
为第i个分组的比例系数，∑
i
α
i
＝1；编码的过程同样划分为一系列阶段s
i
；对于任意第i个阶段，编码器在编码时根据输出度分布函数Ω
i
(x)在分组b1,...,b
j
,...,b
i
中抽取输入符号生成输出符号；每个阶段编码器都执行LT码的编码过程，且当任意阶段完成时，译码器端都发送一个反馈信息；对于任意阶段s
i
，i＞1，编码器均在接收到第i
‑
1个阶段的反馈信息后开始编码；在第i阶段的编码过程中，分组b
i
中的输入符号被当做较重要符号，而其余分组b
j
，1≤j＜i中的输入符号则被当做非重要符号，编码器执行不等差错保护喷泉码编码。3.根据权利要求2所述的一种针对卫星链路的时效性分级传输喷泉编码方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：阶段渐增码第i，i＞1阶段中的不等差错保护编码采用经典的RUEP码；编码器抽取分组b1,...,b
j
,...,b
i
中的输入符号时，抽取概率随各分组内误符号率的降低而降低；如果一个分组中输入符号的误符号率已经满足可靠性需求，则该分组中的输入符号已经完成译码，因而在后续的编码过程中，该分组中输入符号的抽取概率为0，即该分组中的输入符号并不参与后续阶段的编码过程；阶段渐增码分为离线和在线两种模式；编码器在生成一个输出符号时，首先根据当前开销，判定该时刻位于第几个阶段；如在第一阶段，则编码器根据输出度分布函数Ω1(x)对第一个分组中的输入符号进行LT编码；如处在第j个阶段，则编码器根据输出度分布函数Ω
j
(x)及各分组b1,...,b
j
对应的抽取概率q
i,1
,...,q
i,j
对前j个分组内的输入符号进行RUEP编码；重复这个过程，直到生成的输出符号数量能够确保成功译码为止；编码器对于分组b
j
，j≤i内输入符号的抽取概率q
i,j
由第i个阶段起始时刻分组b
j
内输入符号的译出概率决定，且抽取概率q
i,j
与译出概率成反比。4.根据权利要求3所述的一种针对卫星链路的时效性分级传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴双，关庆阳，
申请(专利权)人：西安外事学院，
类型：发明
国别省市：