[發明專利]無線多播中基于混合網絡編碼的用戶協作方法

有效

• 申請號: 201710177521.8
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107026714B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 孫永軍;趙朋俊;周昶;王倩;董文欣
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/18
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

一種無線多播中基于混合網絡編碼的用戶協作方法，主要解決現有技術出現的高傳輸效率與低尋優復雜度、低計算開銷難以兼顧的問題。具體步驟包括：(1)多播數據包；(2)建立數據包分布矩陣；(3)選出重傳者；(4)獲得數據包稀有度向量；(5)判斷是否存在所有用戶都丟失的數據包；(6)源節點重傳所有用戶都丟失的數據包；(7)判斷重傳者丟失的數據包數是否為0；(8)恢復重傳者丟失的數據包；(9)判斷重傳者丟失的數據包數是否為0；(10)重傳者使用混合網絡編碼方案重傳；(11)結束多播過程。本發明在保證高傳輸效率的條件下，具有尋優簡單和計算開銷小的優點。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及無線通信技術領域中的一種無線多播中基于混合網絡編碼的用戶協作方法。本發明應用混合網絡編碼對數據進行編碼，使用用戶協作技術進行數據傳輸，用戶對收到的數據進行解碼后，恢復原始的多播信息，可應用于無線多播中恢復用戶丟失的多播數據。

背景技術

無線多播通過源節點廣播多個數據包給一組特定的用戶，是一種高效的傳輸方式。針對無線多播中的丟包問題，傳統的方案采用源節點重傳的方式恢復用戶的丟包。用戶協作作為一種解決丟包問題的有效方案，近些年得到了大量的關注。相比源節點重傳方式，該方案不但消除了源節點的重傳壓力，而且得益于用戶鏈路的高可靠性，具有很高的傳輸效率。網絡編碼通過發送節點對多個數據包進行線性或非線性的編碼，增加了單次傳輸的信息量，提高了傳輸效率。將網絡編碼應用于多播系統的重傳過程，可以進一步減少重傳次數。

西安電子科技大學在其提出的專利申請文獻“基于網絡編碼的多播重傳方法”(申請日：2013年1月16日，申請號：201310015456.0,公開號：CN 103067137A)中公開了一種基于異或網絡編碼的源節點重傳方法。該方法的實施步驟是：第一，源節點多播數據包；第二，用戶節點接收數據包，并向源節點反饋數據包的接收狀態信息；第三，源節點根據反饋信息生成數據包接收狀態矩陣，然后通過處理該矩陣進行數據包的分組；第四，源節點對已分組的數據包進行異或網絡編碼，生成網絡編碼包，并重傳這些編碼包；第五，各用戶節點對接收到的編碼包進行譯碼，從中恢復出各自的丟失數據包。該方法與傳統的ARQ(AutomaticRepeat Request)方法相比，由于異或運算操作簡單，因此需要的計算開銷很小。該方法存在的不足之處是：首先，由于源節點與用戶節點間的鏈路質量往往比用戶節點間的鏈路質量差，因此源節點重傳方法傳輸效率低。其次，異或網絡編碼尋找一個最優的調度算法以獲得最少的傳輸次數是NP難的，已有的算法都是次優的，隨著數據包數和用戶數的增長，尋優復雜度會變得更高，因而導致算法的執行時間過長，帶來嚴重的處理時延。

Yanfei Fan等人在其發表的論文“PIE:Cooperative peer-to-peer informationexchange in network coding enabled wireless networks”(IEEE Transactions onWireless Communications，2010，9:945-950)中提出了一種基于隨機線性網絡編碼的用戶協作方法PIE(Peer-to-Peer Information Exchange)。該方法的實施步驟是：第一，每個用戶通過共享自己的數據包狀態向量的方式建立數據包分布矩陣；第二，用戶根據數據包分布矩陣計算每個數據包的稀有度；第三，根據數據包的稀有度，選擇擁有稀有度最高數據包的用戶作為發送者；第四，發送者使用隨機線性網絡編碼的方法編碼自己擁有的所有數據包并發送出去；第五，用戶接收發送者發送的編碼包，并使用矩陣求逆的方式解碼。該方法使用隨機線性網絡編碼，具有很高的傳輸效率，該方法存在的不足之處是：線性網絡編碼的編解碼運算會帶來巨大的計算開銷，隨機線性網絡編碼帶來的計算開銷，不但會導致信息傳輸的延遲，還會帶來較大的能量消耗。