一种应用Turbo码实现分布式信源编码的方法参照.pdfVIP

中国科技论文在线 一种应用 Turbo 码实分布式信源编码的算法 廖希睿 北京邮电大学信息与通信工程学院，北京 (100876) E-mail ：nbmliao@ 摘 要： 分布式信源编码利用多个信源之间的相关性， 进行独立编码减少传送的信息速率， 并通过联合译码提高信息传输的整体有效性。 讨论传统信道编码中的 Turbo 码技术在分布式 信源编码中的应用，通过优化分量编码器和交织器的结构，修改相应的非二进制译码算法， 来构建实用的高性能的分布式信源编译码结构。 并通过系统仿真该算法在满足一定可靠性的 前提下，能够有效地压缩信源速率。 关键词： 分布式信源编码； Turbo 码； RSC 编码器；交织器；非二进制 MAP 译码 中图分类号： TN911.22 0 引言 近年来，无线传感器网络引起了人们越来越多的重视。无线传感器网络（ WSN ）是指 由具有感知、 计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的无线网络。 无线传 感器节点的能量受限， 不同节点数据之间的相关性、 低速率的无线信道传输， 以及从不同的 传感器节点到同一 Sink 节点的多对一的传输结构，使得二十世纪七十年代就已奠定理论基 础的分布式信源编码（ Distributed Source Coding ，DSC ）技术重新在这一领域大放异彩。从 定义上来讲， DSC 是指对相互之间不能进行通信（故称分布式）的多个传感器的相关输出 结果分别进行压缩（独立编码），并将压缩后的结果发送到同一个中心节点进行联合译码。 早在 1973 年， D. Slepian 和 J.K. Wolf 提出的离散相关信源压缩定理，就已经从理论上 证明了无损压缩时相关信源的独立编码（联合译码器的复杂度增加）和联合编码同样有效。 随后， A. Wyner 和 J. Ziv 把这个定理推广到连续信源， 研究了联合高斯信源的有损编码， 给 出了率失真函数 [2] 。但直到最近几年，随着 WSN 应用的出现， DSC 才再次成为异常活跃的 研究领域，研究者们开始寻找逼近理论界的实用编码。 Wyner 在 1974 年首先采用虚拟的信道来模拟信源 X 和边信息 Y 之间的相关性， 将 DSC 与信道编码紧密联系起来。具有相关性的信源 X 和边信息 Y 可被模拟为虚信道的输入和输 出，解码器根据收到的伴随式 s 和 Y ，利用相关性来选择陪集中输入信道的码字。这使得 DSC 编码设计实际上也就是一种特殊的信道编码的设计。如使用比较先进的信道码技术比 如 Turbo 码和 LDPC 码，可以得到性能接近理论界限的分布式信源编码。 Turbo 码是目前普遍应用的高性能信道编码， 由 C.berrou 等人最初在 93 年提出来 [4] ，后 经理论分析和仿真实现证明了是性能优异的信道编码方案。 文献 [5]-[8] 中对 Turbo 码在 DSC 中的应用进行了研究， 得到了一些具有启发性的成果， 但没有形成完善的结构体系。 文献 [5] 对译码器算法进行了简化，但是只适用于信道条件理想的情况；文献 [6] 提出了分量编码器 的有限状态机（ FSM ）设计准则；文献 [7] 分析了 Turbo 码应用于 DS