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专利号: 2024114931411
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于RaptorQ喷泉码的网络流信标编解码方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,将待植入的No个比特长度的网络流信标进行RaptorQ编码处理,No的取值为8的倍数,并将编码后得到的二进制数据分段处理,每个编码段由Np个比特组成,在每个编码段前添加Ns个比特的循环递增同步码,此时每个码段由Nq个比特组成,形成一个连续的信标比特序列流;

步骤2,在信标比特序列流中的每个码段后添加特有的Nr个比特的动态冗余校验码,使得每个码段带有校验信息,并扩展到Np+Ns+Nr个比特长度;在信标比特序列流的前面添加Ts个比特的开始标记码;将带有校验信息和开始标记码的信标比特序列流重复复制Nc次后的比特序列流X,送入信道中进行传输;

步骤3,信标接收端监视经过信道传输后的信标比特序列流,进行信标检测;

步骤4,检测到开始标记码后,启动对每个码段中的同步码的检测;

步骤5,对于通过校验后标记为有效数据的码段,在去除动态冗余校验码后,将同步码和RaptorQ编码段转换为字节形式送入RaptorQ解码器进行解码;在解码过程中,首先验证每个码段的完整性;解码完成后,输出码段所组成的码流对应的信标信息;

步骤2包含以下步骤:

步骤2‑1,信标比特序列流中的每个码段中的Nq个比特,由Ns位同步码和Np位RaptorQ编码段组成基本单元段;Nq个比特信息表示为 其中f0表示第1个比特信息, 表示第Nq个比特信息,Nq个比特信息中的每一个比特信息表示基本单元段的比特信息0或者1,将基本单元段的比特信息作为多项式 的系数,每个码段中的Nq个比特数据表示成多项式:

步骤2‑2,使用动态冗余校验码,设置Nr个比特校验信息为

其中Nr=8, 表示第Nr个比特校验

信息,g0表示第一个比特校验信息,每一个比特校验信息表示比特校验信息0或者1,将Nr个比特校验信息同样作为多项式 的系数,校验信息表示为多项式步骤2‑3,将每个码段要发送的Nq个比特信息向左移动Nr位,相当于在多项式F(x)中乘以系数 多项式变为Nq+Nr位的多项式步骤2‑4,用多项式F′(x)除以多项式G(x)进行运算,得到所需的余数DRCC(x),用于确定数据完整性,具体计算为:其中,Q(x)是多项式除法过程中产生的商;DRCC(x)是余数,表示动态冗余校验码;

步骤2‑5,将余数DRCC(x)附加到多项式F′(x)后,此时每个码段的Nq个比特数据完成添加动态冗余校验码;最终,每个码段包括原始的Nq个比特信息和附加的Nr个比特动态冗余校验码,形成长度为Nq+Nr个比特的码段数据;

步骤2‑6,创建一个动态冗余校验码表用于存放Nq个比特信息所生成的动态冗余校验码;将Nq个比特所有情况下的信息所生成的动态冗余校验码都存放进去,形成一个包含个元素的动态冗余校验码表;

步骤2‑7,对于信标比特序列流中每Nq个比特组成的基本单元段,使用动态冗余校验码表进行动态查表操作;根据Nq个比特信息查找对应的动态冗余校验码,并将动态冗余校验码添加到每个基本单元段后,确保每段数据都带有校验信息;

步骤2‑8,在信标比特序列流的前面添加Ts位0和1组成的开始标记码,将带有校验信息和开始标记码的新码流再重复复制Nc次后,得到的比特序列流X送入信道中进行传输。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3包括以下步骤:

步骤3‑1,监视经过信道传输后的码流,并使用长度为Tc的动态窗口对经过的码流进行记录,记为序列码流C;

步骤3‑2,创建大小为(Tc+1)×(Ts+1)的矩阵D,矩阵D中的每个元素D[l][j]表示将序列码流C的前l个比特转换为开始标记码T的前j个比特所需的插入、删除、替换操作数,并初始化矩阵D的第零行和第零列,其中第零列元素D[l][0]=l表示接收到的序列码流C的前l个比特与空比特之间的所需的插入、删除、替换操作数;第零行元素D[0][j]=j表示从空比特码转换到开始标记码的前j个比特之间的所需的插入、删除、替换操作数;

步骤3‑3,对于序列码流C中的每个比特l和开始标记码T中的每个比特j,l取值为1~Tc,j取值为1~Ts,如果序列码流C[l‑1]中的比特不等于开始标记码T[j‑1]中的比特,则中间参数cs=1,否则中间参数cs=0;计算并记录:D[l][j]=min{D[l‑1][j]+cs,D[l][j‑1]+cs,D[l‑1][j‑1]+cs}步骤3‑4,找到矩阵D最后一行的最小值,所述最小值为序列码流C与开始标记码T之间的最小操作次数ld;如果 即判定找到了开始标记码T;

步骤3‑5,如果序列码流C结束时仍未检测到开始标记码T,则此次信标检测失败。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤4包括以下步骤:

步骤4‑1,启动对每个码段的同步码的检测,预设一个从0开始递增的Ns位二进制数N;

步骤4‑2,将预设数N与开始标记码后的第一个同步码进行对比检测,如果一致则判定同步码预正确;如果不一致,则将预设数N加一,继续在码流中的(Nq+Nr)±3个比特范围内对比检测下一个同步码,如果一致则判定同步码预正确,如果不一致,则再次将预设数N加一,继续在码流中的2(Nq+Nr)±3个比特范围内对比检测下一个同步码,直到找到预正确的同步码;码流与预设数检测关系为N×(Nq+Nr)±3;

步骤4‑3,对预正确的同步码和预正确的同步码后Np个比特组成的码段,使用动态冗余校验码表的动态映射法,通过映射得到码段的校验比特值;

步骤4‑4,将校验比特值,与预正确的同步码后的第Np个比特到第Np+Nr个比特组成的码段进行比较,如果一致,则说明码流中的码段完整且正确,保留码段,并将码段标记为有效数据,不一致则舍弃码段;

步骤4‑5,当码段中所有比特数量累积达到阈值Nb时,阈值Nb≥8+No,停止检测;如果在检测到下一个开始标记码前,码段所有比特数量未达到阈值Nb,则继续进行下一个开始标记码后的同步码检测,重复步骤4‑1~步骤4‑4;

步骤4‑6,当检测完成后,码段所有比特数量仍未达到阈值Nb,则此次信标检测失败。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤5包括以下步骤:

步骤5‑1,对于通过校验后标记为有效数据的码段,使用同步码来区分每个码段,移除码段中的后Nr个比特的动态冗余校验码;

步骤5‑2,保留每个码段中的前Nq个比特,其中前Ns个比特为同步码,后Np个比特为RaptorQ编码段;将同步码和RaptorQ编码段转换为能够被解码的字节形式;

步骤5‑3,将转换为字节形式后的码段输入到RaptorQ解码器中进行RaptorQ解码;

步骤5‑4,解码恢复完整的网络流信标。

5.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被执行时实现如权利要求1~4中任一项所述的方法。

6.一种计算机设备,包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~4中任一项所述的方法。