喷泉码度分布优化和LT码译码算法研究

摘要

喷泉码在多媒体多播和广播应用中拥有明显的优势。因此喷泉码在提出后不久，就被3GPP选为第三代移动通信多媒体广播＼组播服务(MBMS)的组成部分。本文以喷泉码为研究对象，在喷泉码的度分布优化设计、LT译码算法等方面进行了研究。
　　 首先论述了喷泉码的优势特点、发展历程、研究现状及应用前景，分析了存在的一些问题；阐述了随机线性喷泉码、Tornado码、LT码和Raptor码的基本原理、编译码算法，并指出各自的优缺点。
　　 由于喷泉码的编译码性能受其度分布的决定性影响，本文首先以喷泉码中的LT码为基础，研究了度分布对译码开销、误码率的影响，并设计了一种新的度分布-CRS度分布。CRS度分布是一种截短度分布，通过仿真比较了CRS度分布与其它度分布在译码开销、误码率方面的优势和不足，并分析了取得这些优势和不足的原因。鉴于CRS度分布的特点，与LDPC码级联构造了Raptor码，并进行了误码性能的分析和仿真。
　　 影响喷泉码性能的另一个重要因素是译码算法，LT码的译码算法主要分为两类：BP算法和高斯消除法。本文在BP算法和高斯消除法的基础上，提出了一种新的译码算法-BP-GE联合译码算法，并在译码运算量、误码性能和译码复杂度方面对三种算法进行了分析和仿真。BP-GE联合译码算法在译码开销方面相对BP算法具有一定的优势。