非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中l(wèi)dpca碼設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中LDPCA碼設(shè)計(jì)方法，涉及信源編碼【技術(shù)領(lǐng)域】。壓縮率從1/L到k/L仍然采用傳統(tǒng)LDPCA碼，壓縮率從（k+1）/L到1采用提出的方法。去除變量節(jié)點(diǎn)的最大度后，重新設(shè)計(jì)的最優(yōu)度分布特性如下：λ(x)=0.3264x+0.4254x2+0.1384x6+0.0794x7+0.0304x18；譯碼端采用置信傳播譯碼方法，最大迭代次數(shù)為100。本發(fā)明所述方法在高速率區(qū)域依然可以和香農(nóng)界保持很小的差異，大大好于傳統(tǒng)LDPCA碼。本發(fā)明所述方法在速率區(qū)域Rx∈[47/66,1]取得了很好的效果，更加接近Selpian-Wolf界，解決了傳統(tǒng)LDPCA只針對(duì)固定速率設(shè)計(jì)的缺陷。本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于上述選擇最大度數(shù)的變量節(jié)點(diǎn)方法以及高壓縮率最佳度分布設(shè)計(jì)。
【專利說明】非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中LDPCA碼設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中LDPCA碼設(shè)計(jì)方法，涉及信源編碼【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]非對(duì)稱分布式信源編碼如圖1所示。信源X可以用很少的比特?cái)?shù)被無損的傳輸出去，而邊信息Y (X的相關(guān)信息)只在譯碼端已知。這樣就導(dǎo)致了信源X需要在不知道邊信息Y的情況下進(jìn)行壓縮，在譯碼端再通過邊信息Y來恢復(fù)信源X。Slepian和Wolf在1973年提出了在速率R≥H(X|Y)時(shí)可以達(dá)到無損壓縮，其中H(X|Y)是條件熵，X和Y是離散的?？梢缘玫?，這個(gè)速率域和當(dāng)邊信息Y在編碼端已知的情況下是一致的。Wyner和Ziv進(jìn)一步將這個(gè)結(jié)論擴(kuò)展到有損壓縮的情況下，針對(duì)連續(xù)的X和Y。
[0003]Blizard在1969年和Hellman在1975年分別提出將信道編碼用于信源編碼的方案。SI印ian，Wolf和Wyner利用邊信息闡述了信道編碼和信源編碼的關(guān)系。Pradhan和Ramchandra 提出了 DISCUS (distributed source coding using syndrome)方案。分布式信源編碼器根據(jù)信道編碼C將信源X壓縮成它的校驗(yàn)子S。根據(jù)收到的校驗(yàn)子，找到信道碼C生成的校驗(yàn)子S所對(duì)應(yīng)的陪集，然后選擇此陪集中與邊信息Y漢明距離最小的元素，從而恢復(fù)出X。目前這種方法已經(jīng)在不同系統(tǒng)中利用不同的信道編碼方法實(shí)現(xiàn)，包括turbo碼和LDPC碼。在這些編碼方案中，選擇適當(dāng)?shù)木幋a方案可以使壓縮率逼近Slepian-Wolf界，值得注意的是X和Y之間的相關(guān)性可以看作是一個(gè)虛擬的相關(guān)信道。如果假設(shè)虛擬的相關(guān)信道的特性在編碼端和譯碼端已知，那么就可以設(shè)計(jì)一種碼字來逼近Slepian-Wolf界。
[0004]然而大多數(shù)實(shí)際情況下，編碼端不知道X和Y的相關(guān)性。例如，在低復(fù)雜度的視頻編碼中利用分布式信源編碼方法，可以將其中一幀作為信源X，而將它在譯碼端的前一幀作為邊信息Y。因?yàn)橐曨l數(shù)據(jù)是高度非各態(tài)經(jīng)歷的，在編碼端數(shù)據(jù)壓縮比不斷變化所以沒辦法預(yù)計(jì)。在這種情況下，帶有反饋的速率自適應(yīng)編碼方案就是一種很好的解決方法。編碼端根據(jù)所選碼字只發(fā)送較短的校驗(yàn)子，譯碼端不斷的嘗試譯碼。如果譯碼端譯碼成功，那么就將譯碼成功的信息發(fā)送給編碼端，收到通知的編碼端將繼續(xù)下一塊的編碼。如果譯碼失敗，那么編碼端會(huì)額外增加傳送的比特?cái)?shù)，即選擇傳送較長的校驗(yàn)子。這樣一直循環(huán)進(jìn)行直到譯碼端收到的校驗(yàn)子可以成功譯碼為止。很顯然，這種方案有兩個(gè)條件限制，即需要存在反饋信道并且傳遞反饋信息的時(shí)間要足夠短。
[0005]雖然對(duì)于傳統(tǒng)信道編碼和固定速率的LDPC (Low-density Parity-Check)碼大大好于Turbo碼,但是大多數(shù)實(shí)際速率自適應(yīng)的Slepian-Wolf編碼方法仍采用Turbo碼設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谒俾首赃m應(yīng)情況下LDPC碼的表現(xiàn)仍然弱于Turbo碼。Sartipi等人和Varodayan等人是目前采用LDPC碼設(shè)計(jì)實(shí)際的速率自適應(yīng)Slepian-Wolf編碼。在文獻(xiàn)中，他們采用對(duì)稱的速率自適應(yīng)碼字設(shè)計(jì)方案。但是，在他們的方案中，只有當(dāng)虛擬相關(guān)信道的條件差錯(cuò)概率P為定值時(shí)才能達(dá)到最佳的編碼效果。當(dāng)相關(guān)信道的條件差錯(cuò)概率變化后，他們所設(shè)計(jì)的編碼方案就無法達(dá)到很好的編碼效果。他們采用的LDPC碼是在傳統(tǒng)信道下固定速率下達(dá)到最優(yōu)化的編碼效果，而不是速率自適應(yīng)的Slepian-Wolf編碼。因此，只有一小部分沒有速率自適應(yīng)的壓縮比逼近Skpian-Wolf界。根據(jù)LDPC碼設(shè)計(jì)最優(yōu)的速率自適應(yīng)Slepian-Wolf編碼方案，尤其是高速率區(qū)域LDPCA碼的設(shè)計(jì)，仍然是個(gè)不小的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中針對(duì)高壓縮率區(qū)域設(shè)計(jì)LDPCA(Low-density Parity-Check Accumulate)碼的方法，以提高在高壓縮率區(qū)域LDPCA碼的性倉泛。
[0007]所述LDPCA碼的性能就是更加逼近Slepian-wolf界,關(guān)于Slepian-wolf界在背景中有交代=Slepian和Wolf在1973年提出了在速率R≥H(X| Y)時(shí)可以達(dá)到無損壓縮，其中H(X|Y)是條件熵，X和Y是離散的。速率域和當(dāng)邊信息Y在編碼端已知的情況下是一致的。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0009]一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中LDPCA碼設(shè)計(jì)方法，設(shè)L是原LDPCA碼的不同壓縮率數(shù)量，i代表LDPCA碼第i步壓縮率，k代表采用新度分布設(shè)計(jì)的LDPCA碼第k步門限壓縮率，I代表每一壓縮率下傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，η代表總共的信源數(shù)量；其中碼長η設(shè)定為6336 ;LDPCA碼的不同壓縮率數(shù)量L為66，壓縮率從65/66到O ;每一步壓縮傳送96符號(hào)數(shù)；
[0010]所述方法的實(shí)現(xiàn)過程為:
[0011]步驟A、壓縮率從1/L到k/L時(shí),編碼端產(chǎn)生積累校驗(yàn)子
【權(quán)利要求】
1.一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中LDPCA碼設(shè)計(jì)方法，設(shè)L是原LDPCA碼的不同壓縮率數(shù)量，i代表LDPCA碼第i步壓縮率，k代表采用新度分布設(shè)計(jì)的LDPCA碼第k步門限壓縮率，I代表每一壓縮率下傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，η代表總共的信源數(shù)量；其中碼長η設(shè)定為6336 ;LDPCA碼的不同壓縮率數(shù)量L為66，壓縮率從65/66到O ;每一步壓縮傳送96符號(hào)數(shù)； 其特征在于:所述方法的實(shí)現(xiàn)過程為: 步驟A、壓縮率從1/L到k/L時(shí)，編碼端產(chǎn)生積累校驗(yàn)子
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布式信源編碼系統(tǒng)中LDPCA碼設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在步驟Β22中，壓縮率Rx e [47/66,1]。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK103888226SQ201410155489
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】于啟月, 王柏巖, 孟維曉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)