基于优化Raptor码的水下传感器网络可靠传输机制

针对水声通信带宽低、时延长、误码率高、多普勒效应显著等特征,分析了传统可靠传输机制在水下传感器网络应用的局限性,提出了基于数字喷泉码-优化Raptor码的水下传感器网络可靠传输机制.采用反馈控制对Raptor码内码的鲁棒孤子分布和多项式描述的Shokrollahi度分布进行优化设计,降低了编码包平均度.进一步对Raptor码的内码—弱化的LT码(Luby transform codes)的编解码进行优化,实现了快速的编解码.基于优化Raptor 码的可靠传输机制采用反馈控制,动态评估信道删除概率,从而提高编解码和通信效率.通过Aqua-Sim仿真工具对提出的可靠传输机制与基于编码的多跳协同可靠数据传输(coding based multi-hop coordinated reliable data transfer,CCRDT)机制进行仿真对比.结果表明,所提出的可靠传输机制明显降低了传输开销,提高了数据吞吐量.     

分布式存储中的再生码综述

分布式存储系统中通过引入冗余提高系统的可靠性,纠删码作为重要的冗余策略在分布式存储中得到越来越多的重视.分布式存储系统中,当某个存储节点失效后,需要引入新的节点来修复失效节点的数据.传统纠删码冗余策略在修复失效节点时需要传输的数据量较大近年来出现的再生码对传统纠删码进行改进以减少修复失效节点的带宽消耗.再生码引入网络编码的思想,在修复失效节点时,参与修复过程的节点首先将本节点内的数据作线性组合后再上传,最终修复带宽消耗最小 介绍了再生码的基本概念,然后介绍单节点修复再生码和合作修复再生码的编码策略,最后总结再生码的发展和研究方向     

喷泉码的无线传感器网络数据编解码算法的探究

考虑到传统的无线传感器网络可靠性机制存在效率不高的缺陷,提出了新的"喷泉码"编解码算法.分析了喷泉码在无线传感器网络中数据传输的可行性,给出了一个比较完整的系统方案及模型,提出了基于喷泉码的无线传感器网络编解码算法.对于相对比较典型的喷泉码,即以Raptor码为例,进行深入的探讨.研究设置比较合理的参数,喷泉码算法能够很好地对这个译码成功率的提高起很大作用,实现无线传感器网络的数据在传输过程中具有可靠性.     

带非均匀节点分布无线传感器网络的高效节能数据存储

现有大部分无线传感器网络的分布式数据存储方法都依赖于传感器节点定位系统,这会导致节点消耗大量的能量,而且这些方法主要是针对均匀分布的无线传感器网络的,并不适用于非均匀节点分布的传感网络。为了解决这个问题,提出一种非均匀节点分布传感网络的大数据路由存储算法,其目的在于减少传感器节点的实际分布和地址。为了进一步节省数据存储空间和能量消耗,将布隆过滤器(Bloom filter)集成到节点上,从而进一步减少数据丢失和网络能量消耗。文中算法提供了高效的搜索服务,使数据在网络内的存储分布和路由能量消耗更加均匀,进而提高了网络的生存时间。文中算法在容错情况下通过减少冗余数据来提供高效节能的存储,并进一步减少数据的路由开销和存储空间的浪费。     

不等差错保护的系统Raptor码

提出一种删除信道下不等差错保护(UEP)的系统Raptor码.该码采用简化的扩展窗喷泉码技术(EWF)对RFC 5053标准系统Raptor码的中间符号进行编码,得到的编码符号在具有UEP性能的同时仍能维持系统性.对提出的UEP系统Raptor码分别给出了分级的编码和解码算法,分级算法可以在很大程度上兼容并应用经过优化的标准Raptor码的现有编解码算法.试验结果表明:该UEP系统Raptor码具有良好的UEP性能.对实验数据的分析和理论推导得到该码的最佳编码参数取值方程,为该码在不同信道条件下的应用提供了参数选择的依据.     

一种基于互信息最大化的Raptor码优化设计方法

Raptor码通过级联预编码可以很好地改善错误平层问题,但编译码的复杂度相对较高。为了降低级联Raptor码的复杂度,提出一种基于互信息最大化的Raptor码优化设计方法。该方法基于外部信息转移图的渐进收敛分析,从最大化互信息的角度出发,得到有限迭代次数约束下的校验节点度分布的数学模型。仿真结果表明,当译码迭代次数一定时,基于互信息最大化设计的Raptor码与码率最大化设计的Raptor码相比,具有更好的误码性能。     

Raptor码在60GHz脉冲无线通信系统中的性能

针对60GHz脉冲无线通信系统中信号幅度衰落引起的误码问题,研究了该系统中Raptor码的误码性能。根据60GHz短距离通信系统特点,采用IEEE 802.15.3c工作组建立的60GHz无线信道模型,在此基础上分析了编码系统接收信噪比;然后结合信道编码理论,对不同编码方案进行误码性能仿真,重点对两种不同的Raptor码的编码增益、译码开销及通信距离进行对比。研究结果表明,采用1/2码率的QCLDPC预编码的Raptor码在接收信噪比大约为5dB时,相较于未编码系统拥有4.5dB的编码增益,同时最大通信距离为70m,为今后60GHz短距离通信系统信道编码提供技术参考。     

具有优化和安全特征的基于模式码比较的WSN数据融合协议

数据融合及其安全性是无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)实现高效、安全通信的关键.提出了一种具有优化和安全特征的模式码比较无线传感器网络数据融合协议,在该协议中,基于非物理意义的模式码保证了数据的机密性,传感节点利用模式比较算法实现数据融合,结合一种优化的发送节点选择机制,在进行数据...     

一种基于反馈的Raptor码编码改进方案

针对Raptor码译码的最后阶段出现译码效率明显降低的问题,提出了一种基于反馈的Raptor码编码改进方案:在译码器译出一定数量的中间数据包后,反馈一次信息给编码器,编码器调整参与编码的数据包。通过仿真的方法得到了最佳的反馈控制点,并对改进方案的性能进行了仿真。仿真结果表明:与原来Raptor码的编码方案相比,改进的方案明显提高了最后阶段的译码效率,减小了译码开销。     

一类具有稳健无标度特性的LT码及其性能

编码符号的度分布是影响LT码编(译)码性能的关键因素.根据LT码译码过程的消息传递机制,构造一类具有复杂特性的网络结构.利用无标度网络具有平均路径长度最短的特性,提出一种具有稳健无标度特性的LT码.实验结果表明,该编码方案在编(译)码效率、冗余因子、译码成功概率等3方面都优于基于健壮孤子分布的LT码和基于次优度分布的LT码.该编码方案对数据在无线中继网络中的可靠、高效传输具有实用价值.     

低度数值信息节点可按序消除的卢比变换编码算法

为了解决传统卢比变换(Luby transform, LT)码在加性高斯白噪声(additive white gaussian noise, AWGN)信道中存在误码平台的问题,提出了一种改进的编码算法。该算法引入阈值筛选出度数值相对较小的信息节点,并使这些节点优先参与编码过程;阈值可变且递增,进而达到了按序消除不可靠信息节点的目的。首先,分析了低度数值信息节点对误码平台的影响,设计了阈值递增的节点按序消除编码算法。其次,给出了改进算法的理论误比特率(bit error rate, BER)下界,分析了不同参数对算法BER性能的影响。最后,分析了改进算法对LT码收敛性的影响,并指出了算法参数的选取原则。仿真结果显示,与传统LT码相比,改进算法能够将误码平台降低近3个数量级;此外,改进算法也能够实现优于参考文献LT码的BER性能,验证了算法的可行性。     

数字喷泉技术在跳频通信中抗干扰性能研究

为提高跳频抗干扰性能,提出将Raptor码作为前向纠错码应用于跳频通信系统,其中Raptor码采用码率为0.95的规则LDPC码作为预编码,再级联LT码来实现.通过Matlab建模仿真实验,分析了跳频通信系统对抗宽带干扰以及部分频带干扰的性能.结果表明,宽带干扰环境下,在比特信干比为2.5dB时可以使误比特率低于10-3,得到17.6dB的性能提升;部分频带干扰环境下,在比特信干比为1.0dB时,可以将系统误比特率降低到10-3以下,得到16.8dB以上的性能提升.因此,用Raptor码作为跳频通信前向纠错码是可行的.     

基于EWF的H.264视频流UEP传输方案

为提高H.264码流在无线传输中的鲁棒性,提出了一种基于数据分割和扩展窗喷泉（EWF）码的H.264视频的不等差错保护策略.通过H.264数据分割获取重要性不同的信息比特,采用EWF码对其进行分窗,分别采用鲁棒孤波度分布完成LT编码,实现不等差错保护.仿真结果表明,该算法具有较好的抗误码特性,可以提高重建图像的峰值信噪比值,从而保证了视频传输的可靠性.     

复杂无线信道环境下渐进图像的信源信道联合编码

恶劣无线信道上丢包和随机误码共存,使得渐进图像的鲁棒高效传输异常困难。不同于以往基于乘积码和Reed-Solomon(RS)码的编码保护方案,该文提出了基于Raptor码的信源信道联合编码方案。该方案采用Raptor码对脆弱的压缩码流提供不等重保护来抵抗信道的丢包和误码。为了最小化端对端传输失真,利用动态规划算法,求得信源压缩和信道不等重保护的最优码率分配方案。仿真表明:相比于以往的传输保护方案,该方案使得端对端的图像重建的峰值信噪比提高了约2～5dB;同时搜索最优码率分配方案的复杂度和信道编码复杂度有了明显降低;解码的端对端的延迟也大大减小。     

无线数据传输中RS-LT级联码的应用

提出了一种RS频域编码和LT编码级联的方法,探讨了其在无线数据传输中的应用。分析了RS-LT级联编码相对传统LT码在提高可译码概率方面的优点。该方法在低信噪比情况下的大数据量信息传输应用中具有很好的性能。仿真结果表明,在低信噪比的环境下可以有效恢复传输信息,提高接收图像品质。     

基于跳频通信的短码长Raptor码改进方案

针对跳频通信短码长的特性,提出了一种短码长Raptor码的改进方案,其度平均重量比原方案要小29%,并通过Matlab仿真实验对其在跳频通信中的性能进行了研究. 研究结果表明,改进方案构造的短码长Raptor码与原方案相比,在无干扰环境下误比特率要低62.01 dB,在信噪比为4 dB的宽带干扰环境下误比特率要低30.65 dB. 此改进方案为跳频抗干扰通信提供了一种新的前向纠错编码方案,同时为喷泉码的应用开拓了一个新的领域.      

Distributed Estimation in Sensor Networks with Repetition Coding

This paper considers the distributed estimation of a source parameter using quantized sensor observations in a wireless sensor network with noisy channels. Repetition codes are used to transmit quantization bits of sensor observations and a quasi best linear unbiased estimate is constructed to estimate the source parameter. Simulations show that the estimation scheme achieves a better power and spectral efficiency than the previous scheme.