[发明专利]一种系统不等差错保护的Raptor码方法

摘要

本发明公开了一种系统不等差错保护的Raptor码方法。现有系统不等差错保护的Raptor码方法，要么对标准系统Raptor码的度分布和结构进行修改，损害了码字性能；要么用标准系统Raptor编码器对不同重要数据分配不同数量的冗余(码率)，造成冗余数据分配的困难和浪费。本发明提出的方法，编码基于标准系统Raptor编码算法，采用对中间符号进行类似扩展窗的算法，实现了对源符号的不等差错保护；解码仅对生成矩阵稍作修改，仍然采用标准系统Raptor解码器。本发明的优点是完全由标准系统Raptor码分步编解码实现，尤其是解码可以按源符号受保护程度的分类进行增量解码，同时保持了标准系统Raptor编解码器原有度分布以及编解码的高效性等优势，实现高效率的不等差错保护。

主权项

一种系统不等差错保护的Raptor码方法，包括编码方法和解码方法，其特征在于：所述编码方法为：步骤1：将信源符号数量为K的源符号序列，按照符号受保护程度从高到低分为r类，分类序号从1到r，其中第1类受保护程度最高，第i类的符号数量为Ki，1≤i≤r，源符号序列(X1，X2，…，XK)经分类后表示为(X11，…，XK11，X12，…，XK22，…，X1r，…，XKrr)，其中(X1i，…，XKii)表示第i类源符号序列，1≤i≤r；步骤2：对第1类源符号序列(X11，X21，…，XK11)用标准系统Raptor编码器进行系统码编码，编码输出长度为N的系统码符号序列，N≥K：(E11，E21，…，EK11，EK1+11，…，EN1)，此为第1次编码符号序列，其中前K1个符号为第1类的源符号序列(X11，…，XK11)；步骤3：将第2类源符号序列(X12，X22，…，XK22)与第1次的编码符号序列中的子序列(EK1+11，EK1+21，…，EK1+K21)对应逐一异或得(Y12，Y22，…，YK22)，其作为待编码序列；用标准系统Raptor编码器对(Y12，Y22，…，YK22)进行系统码编码，编码输出长度为N‑K1的系统码符号序列：(E12，…，EN‑K12)，此为第2次编码符号序列，其中前K2个符号为(Y12，Y22，…，YK22)；如果r＝2，则跳至步骤5处理；否则，即r≥3时，顺序执行步骤4；步骤4：将第i类，3≤i≤r，源符号序列(X1i，X2i，…，XKii)分别与前i‑1次的编码符号序列(EK1+…K(i‑1)+11，…，EK1+…K(i‑1)+Ki1)、…、(EK(i‑1)+1i‑1，…，EK(i‑1)+Kii‑1)对应逐一异或得(Y1i，Y2i，…，YKii)，将其作为待编码序列；用标准系统Raptor编码器对(Y1i，Y2i，…，YKii)进行系统码编码，编码输出长度为N‑K1…‑K(i‑1)的系统码符号序列：(E1i，…，EN‑K1…‑K(i‑1)i)，其中前Ki个符号为(Y1i，Y2i，…，YKii)；以此类推，i＝i+1，如果r≥i，重复步骤4，否则顺序执行步骤5；步骤5：将(EK+11，…，EN1)、(EK‑K1+12，…，EN‑K12)、(EK‑K1‑K2+13，…，EN‑K1‑K23)、…、(EK‑K1‑K2‑…K(r‑1)+1r，…，EN‑K1‑K2‑…K(r‑1)r)全部对应异或，得校验符号序列(EK+1，…，EN)；最终输出长度为N的(X1，X2，…，XK，EK+1，…，EN)系统码编码符号序列；所述解码方法为：第1步：接收到具有r个分类的系统码编码符号接收序列，其中第i类接收子序列为Xi；第2步：对接收子序列X1用标准系统Raptor解码器解码，解得中间符号序列C1，其中尚未求解的中间符号赋值为0；从接收序列中去除第i＝1类接收子序列X1，更新接收序列；对C1按接收序列序号的度分布进行LT编码，生成一个编码序列；接收序列与该编码序列按序号对应异或，再次更新接收序列；删除LT编码矩阵中与C1已解中间符号对应的列，得到残余LT子阵；第3步：i＝i+1，如果r＝i，更新后的接收序列作为待解码序列，否则待解码序列为更新后的第i类接收子序列Xi；第4步：对待解码的接收子序列Xi创建标准系统Raptor解码生成矩阵为Ai，其中LT子阵为GLTi，待解中间符号序列为Ci；将之前解码过程中所有未解中间符号赋值为0并入Ci，构成新的待解中间符号序列Ci’；将之前解码过程中所有经过删除处理的残余LT子阵，按处理先后顺序从左到右排列，排列在矩阵Ai外的左下方，与LT子阵GLTi对齐，构成新的LT编码子阵；将排列在矩阵Ai外左下方的残余LT子阵的上方填充0子阵，构成本次解码的新生成矩阵Ai’；新编码的LT子阵每一行都对应同一个待解码符号；对Ai’和Ci’采用标准系统Raptor码中改进的高斯消元算法进行解码，解得部分或全部中间符号Ci’；第5步：如果r＝i，转至第6步；否则，对求解出的中间符号Ci’用所在分类的LT编码矩阵进行编码，编码结果与去除第i‑1类接收子序列的接收序列异或，更新接收序列；删除所有LT编码矩阵中与已解中间符号对应的列，更新残余LT子阵；第6步：如果r＞i，转至第3步；否则做最后的解码处理：如果所有中间符号都解得，用中间符号进行LT编码就恢复出全部源符号；否则，仅对已解中间符号进行LT编码，恢复部分源符号，仍有部分保护程度低的源符号未解出，恢复出的源符号高概率的属于保护程度高的数据。