Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed MohammadAli Khosravifard,Seyed Mahmoud Modarres-Hashemi
سیدمحمدعلی خسروی فرد (استاد راهنما) سیدمحمود مدرس هاشمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Fatemeh Arbabjolfaei
فاطمه ارباب جلفائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Properties of the Random LT Code
One of the widely used models for communication channels is the Binary Erasure Channel (BEC). An important application of the BEC is to model data transmission over the Internet. Mostly, the reliability of transmission of data over the Internet is guaranteed by the use of appropriate protocols. These protocols are inefficient in many cases, such as transmission of data from one server to multiple receivers, or transmission of data over poor wireless or satellite links. Another solution to make the data transmission reliable is to use linear erasure correcting codes. An estimation of the erasure rate of the channel is required in designing these codes. However, in situations such as satellite or wireless transmission where receivers experience sudden abrupt changes in their reception characteristics, it is not possible to track the erasure rate of the channel correctly. In order to provide reliability and efficiency in data transmission, a new kashida; TEXT-ALIGN: justify; LINE-HEIGHT: 17pt; TEXT-KASHIDA: 0%; MARGIN: 0in 0in 0pt; mso-line-height-rule: exactly" Given a set of input symbols (message symbols), a Fountain code produces a potentially limitless stream of output symbols (linear combinations of the input symbols). Each receiver tries to recover the original input symbols from the set of received output symbols. For BEC, decoding of a Fountain code is equivalent to solving a consistent system of linear equations and its computational complexity is deeply influenced by the coefficient matrix of the system. Computational complexity of decoding and the number of output symbols required to achieve a high probability of successful decoding are the main concerns in designing Fountain codes. With the increase in the processing power of the CPUs, it seems that the number of required output symbols will become the most important factor. In this thesis, two important Fountain codes designed for the ML decoding are described; one of them has been selected for MBMS download delivery within third generation partnership project (3GPP). Then we try to find the optimal Fountain code (with ML decoding algorithm) in the cases that the complexity of decoding is not of importance. We define the quasi-random LT code and introduce it as the unique optimal Fountain code among all Fountain codes with random coefficient matrix. The optimal code requires the minimum number of output symbols to achieve a predefined probability of successful decoding. In other words, with a fixed number of output symbols the optimal code has the highest probability of successful decoding. Fountain code, Rateless code, LT code, Raptor code, Binary Erasure Channel (BEC), Gaussian Elimination Method, ML decoding, Quasi-Random LT code
یکی از کانال‌های‌ مخابراتی پرکاربرد، کانال پاک شوندگی باینری (BEC) است که برای مدل سازی انتقال داده‌ها روی اینترنت نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اینترنت معمولاً قابلیت اطمینان در انتقال داده‌ها با استفاده از پروتکل ها تضمین می گردد که در برخی کاربردها از جمله انتقال داده روی لینک های ماهواره ای یا بدون سیم، عملکرد چندان مطلوبی ندارند. راه حل دیگر برای ایجاد اطمینان در انتقال داده‌ها استفاده از کدهای بلوکی خطی با قابلیت تصحیح پاک شدگی است. هنگام طراحی و به‌کارگیری این کدها باید نرخ پاک‌شوندگی کانال معلوم باشد، در حالی ‌که ممکن است به دلایلی از قبیل تغییرات ناگهانی شدید در مشخصه‌های دریافت گیرنده‌ها، تخمین درستی از نرخ پاک‌شوندگی در اختیار فرستنده نباشد. برای رفع این مشکلات کدهای Fountai (یا کدهای بدون نرخ) پیشنهاد شده‌اند. در کدهای Fountain به ازاء تعداد محدودی از سمبل‌های اطلاعات (سمبل‌های ورودی)، دنباله نامحدودی از سمبل‌های کد (ترکیب‌های خطی از سمبل‌های اطلاعات) می‌تواند تولید و ارسال شود و هر گیرنده با داشتن تعدادی از این سمبل‌های کد می‌تواند اقدام به کدبرداری ‌نماید. کدبرداری این کدها در واقع معادل حل یک دستگاه معادلات خطی است که بسته به خواص ماتریس ضرائب، پیچیدگی آن تعیین می‌گردد. بدیهی است که هر چه تعداد سمبل‌های مورد نیاز برای کدبرداری کمتر باشد دفعات استفاده از کانال و در نتیجه هزینه انتقال اطلاعات کاهش می‌یابد. از سوی دیگر پیچیدگی الگوریتم کدبرداری هم در میزان هزینه‌ها موثر است. با توجه به افزایش توان پردازشی پردازنده‌ها به نظر می‌رسد که در آینده محدودیت اشغال کانال‌های مخابراتی عامل مهم‌تری در انتخاب کدهای Fountai باشد. در این پایان‌نامه ابتدا برخی کدهای Fountai موجود را توصیف خواهیم نمود که یکی از آنها در استاندارد نسل سوم موبایل استفاده شده است. سپس بدون در نظر گرفتن عامل پیچیدگی کدبرداری و با فرض استفاده از روش استاندارد حذفی گوس برای حل دستگاه معادلات، به یافتن کد بهینه از نظر تعداد سمبل های مورد نیاز در گیرنده خواهیم پرداخت. در این پایان‌نامه کد LT شبه تصادفی را تعریف کرده و این گمانه را مطرح می‌کنیم که به ازاء یک مقدار مشخص داده شده برای احتمال موفقیت کدبرداری، با استفاده از کد LT شبه تصادفی تعداد سمبل‌های کد مورد نیاز برای کدبرداری کمینه خواهد بود. به عبارت دیگر به ازاء هر تعداد سمبل دریافت شده در گیرنده، احتمال موفقیت کدبرداری این کد در میان تمام کدهای Fountai با ماتریس کدبرداری تصادفی بیشینه است. بدین ترتیب می‌توان احتمال موفقیت کدبرداری این کد را معیاری برای سنجش عملکرد سایر کدها در نظر گرفت. کلمات کلیدی: 1- کد Fountai 2- کد بدون نرخ 3- کد LT 4- کد Raptor 5- کانال BEC 6- روش حذفی گوس 7- کدبرداری ML 8- کد LT شبه‌تصادفی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی