[發(fā)明專利]基于反饋的噴泉編碼廣播方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210305404.2
• 申請(qǐng)日: 2012-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN102833051A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 費(fèi)澤松;黃蓋世;周園;邢成文;匡鏡明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/16
• 分類號(hào): H04L1/16;H04L1/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種噴泉編碼廣播方法，具體涉及一種基于反饋的噴泉編碼廣播方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于其具有能有效解決靈活部署、增加系統(tǒng)容量、改善系統(tǒng)吞吐量等方面的優(yōu)勢(shì)，得到越來(lái)越廣泛的研究和關(guān)注。其中，設(shè)備對(duì)設(shè)備（Device-to-Device，D2D)通信是一種在系統(tǒng)的控制下，允許終端之間通過(guò)復(fù)用小區(qū)資源直接進(jìn)行通信的新型技術(shù)，它能夠增加蜂窩通信系統(tǒng)頻譜效率，降低終端發(fā)射功率，在一定程度上解決無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題。與其他應(yīng)用于非許可頻段的同類技術(shù)相比，D2D具有干擾可控等優(yōu)點(diǎn)。?

未來(lái)的通信系統(tǒng)被描述為高速率大容量，而可用于移動(dòng)通信的頻譜資源十分有限，因此更加充分高效的利用頻譜資源在未來(lái)的通信系統(tǒng)中變得十分重要。頻譜共享技術(shù)的不斷提高為這種異構(gòu)通信網(wǎng)的搭建和實(shí)踐提供了重要技術(shù)支撐。頻譜共享技術(shù)大致分為正交（orthogonal）和非正交（non-orthogonal）頻譜共享技術(shù)。在正交頻譜共享技術(shù)中，蜂窩小區(qū)用戶和D2D用戶分別占用完全正交的時(shí)頻資源，徹底避免同小區(qū)不同信號(hào)的強(qiáng)烈干擾，通過(guò)盡可能提高發(fā)射功率來(lái)獲取最大系統(tǒng)傳輸速率；而在非正交頻譜共享技術(shù)中，蜂窩小區(qū)用戶和D2D用戶使用完全相同或部分相同的時(shí)頻資源，同小區(qū)不同信號(hào)存在相互干擾，只能由小區(qū)基站根據(jù)各用戶性能指標(biāo)及用戶優(yōu)先級(jí)來(lái)統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制不同通信鏈路的物理發(fā)射功率。本方案僅在正交頻譜共享技術(shù)支撐下的小區(qū)異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下展開討論D2D的組播業(yè)務(wù)應(yīng)用，具體的應(yīng)用場(chǎng)景參見附圖1。?

在編碼方案上，噴泉碼是無(wú)碼率的碼型。在傳統(tǒng)的自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）方法中，當(dāng)用戶數(shù)很大時(shí)，用戶發(fā)送的ARQ信息可能會(huì)占據(jù)了絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)資源，使得正常的通信不能順利進(jìn)行，這種情況稱為“反饋風(fēng)暴”。在這種情況下，重傳方式完全不起作用，前向糾錯(cuò)方法的效率也不高。數(shù)字噴泉碼可以有效地解決反饋風(fēng)暴問題，只有當(dāng)完全譯碼時(shí)，才向發(fā)射端發(fā)送一個(gè)反饋，噴泉碼不僅顯著減少了用戶反饋量，而且提高了系統(tǒng)傳輸可靠性。?

噴泉碼的具體編碼步驟如下：?

（1）從度分布中，隨機(jī)的選擇一個(gè)值d，該值為編碼分組由幾個(gè)數(shù)據(jù)包生成，d稱為該次的編碼分組的度數(shù)；?

（2）從原數(shù)據(jù)包分組中隨機(jī)選擇d個(gè)數(shù)據(jù)，將該d個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模2和；?

（3）重復(fù)上述步驟，生成編碼分組。?

反饋技術(shù)將接收端的接收情況返回到發(fā)射端，發(fā)射端通過(guò)判斷哪些包在傳送過(guò)程中損失哪些包已經(jīng)被成功接收來(lái)改變其在之后的發(fā)送情況。雖然增加了反饋環(huán)節(jié)，但是發(fā)射端在進(jìn)行噴泉編碼時(shí)可以根據(jù)接收端的收包情況對(duì)接收端接收失敗數(shù)較大的數(shù)據(jù)包進(jìn)行更高程度的保護(hù)，減小了總共需要重傳的編碼包數(shù)，提高了系統(tǒng)在衰落信道環(huán)境下的系統(tǒng)容量。?

因此，本發(fā)明采用基于反饋的噴泉編碼廣播方案，與傳統(tǒng)的非反饋噴泉廣播廣播方案相比，在接收端接收到一個(gè)編碼包時(shí)，該編碼包能幫助更多的接收端恢復(fù)之前廣播階段丟失的數(shù)據(jù)包，尤其在編碼重傳次數(shù)有限時(shí)能恢復(fù)盡可能多的數(shù)據(jù)包，提高系統(tǒng)傳輸效率。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種在噴泉編碼重傳次數(shù)不受限的情況下減少總共重傳包數(shù)，保持甚至在用戶數(shù)較少的情況下略微提高系統(tǒng)完全譯碼要求下的整體傳輸效率，并且提高系統(tǒng)在噴泉編碼重傳次數(shù)受限的情況下的傳輸效率，讓盡可能多的數(shù)據(jù)包被成功譯碼接收的基于反饋的噴泉編碼廣播方案。?

本技術(shù)方案所述一種基于反饋的噴泉編碼廣播，包括如下步驟：?

步驟1，發(fā)射端每次廣播發(fā)送一個(gè)待發(fā)送的未編碼數(shù)據(jù)包，直到所有的數(shù)據(jù)包都廣播發(fā)送完畢；?

步驟2，發(fā)射端通過(guò)已有的專用反饋信道獲得各接收端的數(shù)據(jù)包接收情況的反饋信息，所述反饋信息包括每個(gè)接收端成功接收的數(shù)據(jù)包的標(biāo)號(hào)；若任一接收端成功接收所有數(shù)據(jù)包，則該接收端發(fā)送一個(gè)ACK信號(hào)給發(fā)射端；需要說(shuō)明的是，發(fā)送端和接收端在通信前已經(jīng)通過(guò)協(xié)議得知待發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)；?

步驟3：發(fā)射端剔根據(jù)反饋信息除掉那些已被所有接收端都成功接收的未編碼數(shù)據(jù)包；?

步驟4：進(jìn)行噴泉編碼過(guò)程，即：從已知的度分布中，隨機(jī)選擇一個(gè)值d，?在未被所有接收端成功接收的那些未編碼數(shù)據(jù)包（即步驟3進(jìn)行剔除操作后余下的數(shù)據(jù)包）中按照預(yù)定的選取規(guī)則選取d個(gè)進(jìn)行異或運(yùn)算，生成一個(gè)編碼包后進(jìn)行廣播，尚未發(fā)送ACK信號(hào)的接收端接收后進(jìn)行譯碼（已發(fā)送ACK信號(hào)的接收端不再接收），若任一接收端成功接收到所有數(shù)據(jù)包，則該接收端發(fā)送一個(gè)ACK信號(hào)給發(fā)射端；?