引用本文:

刘聪,费炜,胡胜. LT码度分布的优化与设计[J]. 光通信技术,2020,44(3):10-12.

LT码度分布的优化与设计

刘 聪,费 炜,胡 胜*

(湖北工业大学 电气与电子工程学院,武汉 430068)

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摘要:喷泉码作为一种信道编码是解决大气对自由空间光通信干扰的重要技术,而度分布是影响喷泉码性能的关键因素。针对喷泉码的度分布,首先从原理上分析了鲁棒谷子分布和固定度分布在性能上的不足,之后改进了固定度分布函数,提出了一种将滑动鲁棒谷子分布和改进的固定度分布这2种度分布相结合,并通过一个比例系数进行连接的新型联合度分布设计方案。仿真结果表明,提出的联合度分布的译码性能要远远高于鲁棒孤子分布和固定度分布。

关键词:LT码;度分布;优化方案;译码成功率

中图分类号:TN911.2 文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)03-0010-03

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.03.003

0 引言
      射频无线通信频谱资源较紧张,传输速率有限。而自由空间光通信具有良好的抗干扰和抗截获性能,其频谱不受限,传输速率高,在未来有望取代无线通信。在地-地、地-空激光通信系统信号传输中,大气信道的状态是难以预测的,大气对光的折射和散射都会使得光信号的传输受到干扰,特别是在强湍流情况下干扰会更加严重,因此研究大气信道具有重要意义。学术界通常采用信道编码技术来消除对大气信道的各种干扰[1]。
  数字喷泉码作为一种有效的信道编码技术,因其码率不受限、可在线产生、低编译码开销和编译码复杂度等优点被广泛应用于大数据量的组播和广播。在深空通信、无线中继系统、分布式数据存储、水声信道和窃听信道等领域都有大量应用。度分布是数字喷泉码的重要组成部分,它的性能直接影响数字喷泉码的编译码性能。2种经典的度分布为理想孤子分布(ISD)和鲁棒孤子分布(RSD)。在ISD中,因为度分布映射的随机性,会出现度1编码分组丢失而使译码中断的情况。RSD克服了这种随机性,它提高了大度值编码分组出现的概率,但是小度值编码分组的概率很小,因此在码长较短时性能不佳。文献[2]提出了具有很强实用性的固定度分布,其平均度值不会随着码长的变化而改变,但是固定度分布适用于长码长,在短码长情况下性能也不够理想。为解决以上问题,本文对RSD和固定度分布进行结合并优化,提出一种新的联合度分布设计方案。

4 结束语
      针对自由空间光通信在强湍流环境下大气信道可靠数据传输的问题,本文研究了信道编码中的数字喷泉码技术,聚焦在度分布的设计上提出了一种可靠且高效的联合度分布设计方案。首先,将RSD和固定度分布进行优化;然后,将这2种优化后的度分布通过一个比例系数进行结合;最后确定出最优的比例系数,从而得到性能最佳的联合度分布。从仿真结果可以看出,在码长k=200、k=500和k=1000的情况下,本文提出的联合度分布的译码性能远远好于固定度分布和RSD,且随着k值的增加,联合度分布的性能越来越好,即使在短码长情况下,也有比RSD更好的性能。