黄加佳 雷 菁 黄 英

(国防科技大学电子科学学院, 湖南长沙 410073)

1 引言

无码率码(Rateless Code)又称喷泉码(Fountain Codes)[1],其发送端可以根据接收端译码情况而产生无限多的编码符号。无码率码的这一特性非常适用于广播及视频等应用场景,已经应用于3GPP的多媒体广播和多播服务标准[2],以及DVB的数据广播内容分发协议[3]中。

无码率码的研究发展以提高不同场景传输性能和减小复杂度为目标:Luby等人[4]在2002年提出第一款简单实用的LT码(Luby Transform Code),其在删除信道中拥有良好性能,但在噪声信道下存在明显错误平层;Shokrollahi等人[5]于2006年提出了在LT码基础上增加低密度奇偶校验码(low-density parity-check,LDPC)作为预编码的Raptor码,该码在改善错误平层的同时极大增加了编译码的复杂性;2008年Wu Kedi等人[6]针对加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise, AWGN)信道,提出结构复杂度低、性能良好的累积无码率码(Accumulate Rateless Code,AR码),但其度分布的设计依赖信道质量的优劣;非规则重复码(Irregular Repeat-Accumulate,IRA)在2000年被提出,孙蓉等人[7]于2010年证明了该码的无码率特性,但该码的最小码率受到限制;2011年由Ma Xiao等人针对噪声信道,并引入p序列设计了Kite码,其缺陷在于与时间相关的p序列求取算法复杂;2012年Jonathan Perry等人[8]通过在编码结构中引入哈希函数,提出新型无码率码Spinal码,在安全性提高的同时也存在译码复杂度过高的问题;为提高不同场景的适应性,不断有新的无码率码(如网络喷泉码[9]等)被提出。相对于其他无码率码,AR码在复杂度和传输性能上有较好的折衷。Chen Shaolei等人[10]使用外信息转移(extrinsic information transfer,EXIT)图法对系统与非系统AR码进行分析研究,在优先选取度值较小信息节点的前提下使用逐步边缘增长算法和凸优化算法,求出其在不同信道噪声功率条件下的最佳度分布,并仿真得到与Raptor码相近传输性能。……