面向移動(dòng)多媒體廣播的系統(tǒng)RaptorQ碼譯碼算法研究.pdf

1、移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)在第三代移動(dòng)通信中出現(xiàn)，在面向傳輸速率極高的第四代移動(dòng)通信和第五代移動(dòng)通信時(shí)，其傳輸性能及速率仍需提升。因此，針對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量及傳輸速率問(wèn)題的研究迫在眉睫。
　　由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是特定的，并且多媒體業(yè)務(wù)要求多個(gè)用戶能夠同一時(shí)間接收相同的信息，而現(xiàn)有的IP組播技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息共享并且不滿足移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特性，從而引出了3GPP提出的多媒體廣播組播MBMS協(xié)議體系，是一種解決多媒體實(shí)用的最佳方案。MBMS的數(shù)據(jù)可

2、靠性傳輸是通過(guò)系統(tǒng)Raptor碼的FLUTE協(xié)議來(lái)保證的，系統(tǒng)Raptor碼是一類典型的前向糾錯(cuò)碼，能有效地解決數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題。雖然傳統(tǒng)上可通過(guò)TCP協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)可靠傳輸，但是TCP協(xié)議采用的自動(dòng)反饋重傳ARQ機(jī)制由于需要反饋信道，當(dāng)信道環(huán)境較差，一個(gè)或多個(gè)用戶發(fā)出的重傳信息請(qǐng)求時(shí)，會(huì)使移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的傳輸延遲增加并且會(huì)造成數(shù)據(jù)擁塞現(xiàn)象。相比于ARQ，無(wú)需反饋信道的前向糾錯(cuò)碼更適用于移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)背景。
　　首先，本文以屬于前向糾

3、錯(cuò)編碼的一種典型碼--系統(tǒng)Raptor碼為研究對(duì)象。為滿足第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)與第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)中的傳輸速率快、多媒體通信質(zhì)量高的條件，對(duì)系統(tǒng)Raptor碼譯碼算法的改進(jìn)方面進(jìn)行研究，例如經(jīng)列變變換的優(yōu)化方案，稱為IM1、采用最大似然方式進(jìn)行行選擇的優(yōu)化方案稱為IM2，并進(jìn)行了仿真與分析。綜合上述兩種簡(jiǎn)化方案對(duì)系統(tǒng)Raptor碼進(jìn)行優(yōu)化，稱為IM3。最后仿真比較這三種優(yōu)化方案與系統(tǒng)Raptor碼之間的譯碼成功概率，編譯碼時(shí)間、譯碼復(fù)雜度

4、，證實(shí)了三種優(yōu)化方案均能達(dá)減少系統(tǒng)Raptor碼的譯碼時(shí)間及降低譯碼復(fù)雜度的目的，并且IM3的優(yōu)化效果較優(yōu)。
　　其次，以屬于噴泉碼的最新研究成果--系統(tǒng)RaptorQ碼為研究對(duì)象，其中噴泉碼是前向糾錯(cuò)碼的一種。雖然可通過(guò)系統(tǒng)RaptorQ碼替代系統(tǒng)Raptor碼，能提高傳輸性能，但是它是以增加編譯碼時(shí)間與編譯碼復(fù)雜度為代價(jià)的，需對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，達(dá)到減少系統(tǒng)RaptorQ碼的譯碼時(shí)間、降低譯碼復(fù)雜度的目的。首先將用于對(duì)系統(tǒng)Rapto

5、r碼的三種優(yōu)化方案用于對(duì)系統(tǒng)RaptorQ碼進(jìn)行優(yōu)化，并仿真比較這三種優(yōu)化方案與系統(tǒng)RaptorQ碼的譯碼成功概率、編譯碼時(shí)間、譯碼復(fù)雜度，結(jié)果證實(shí)能達(dá)到上述目的；然后依據(jù)系統(tǒng)Raptor碼的譯碼步驟，簡(jiǎn)化系統(tǒng)RaptorQ碼的譯碼步驟，與前面所述三種優(yōu)化方案分別組合，稱這三種系統(tǒng)RaptorQ碼的優(yōu)化方案為Nocopy-IM1-RaptorQ、Nocopy-IM2-RaptorQ、Nocopy-IM3-RaptorQ。最后仿真比較這三

6、種優(yōu)化方案與系統(tǒng)RaptorQ碼的譯碼成功概率、譯碼時(shí)間、譯碼復(fù)雜度，仿真結(jié)果證實(shí)，Nocopy-IM3-RaptorQ的優(yōu)化效果較優(yōu)。
　　最后，本文在上述基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)FLUTE協(xié)議的研究，對(duì)該協(xié)議流程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。首先將其中的前向糾錯(cuò)碼-系統(tǒng)Raptor碼用系統(tǒng)RaptorQ碼替代，用于傳輸靜態(tài)圖片，提高傳輸質(zhì)量。然后進(jìn)行仿真比較，其結(jié)果證實(shí)，當(dāng)編碼分塊較小時(shí)，系統(tǒng)RaptorQ碼與可替代系統(tǒng)Raptor碼，雖然系統(tǒng)Raptor

7、Q碼能增加編譯碼耗時(shí)，但相比系統(tǒng)Raptor碼的性能優(yōu)。對(duì)于其編譯碼耗時(shí)較高、復(fù)雜度較高問(wèn)題，可通過(guò)本文設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案進(jìn)行解決。最后該優(yōu)化方案替代系統(tǒng)RaptorQ碼作為FLUTE協(xié)議的編碼方式，用于傳輸靜態(tài)圖片。
　　本文為滿足第四代移動(dòng)通信的指標(biāo)要求，對(duì)FLUTE協(xié)議中的系統(tǒng)Raptor碼進(jìn)行了譯碼優(yōu)化，以減少譯碼時(shí)間，降低譯碼復(fù)雜度；面向第五代移動(dòng)通信時(shí)，為提高數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，將系統(tǒng)RaptorQ取代系統(tǒng)Raptor碼，為解決