[發明專利]一種利用隨機比特提高大規模數據包傳輸頻譜效率的方法

在審

• 申請號: 201811085277.3
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN110912641A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 焦秉立
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 蘇愛華

一種利用隨機比特提高大規模數據包傳輸頻譜效率的方法。本發明基于ICP/IP協議和大量數據包發射的特點，提出一種了提高頻譜效率的方法。它將數據包中一部分比特映射到固定排列的發射時隙，利用時隙號代替這些信息比特發射，從而節約了這些比特占用的帶寬、并提高了傳輸比特速率。該方法兼容傳統TCP/IP協議，具良好的實用性。

本發明屬于因特網絡大數據傳輸領域，目的在于提高頻譜效率。

背景技術

TCP/IP是數據包交換的通信協議，它支持收/發機以數據包的方式傳輸信息：其中每個數據包可以分為兩部分：一部分為數據包的包頭，另一部分為數據塊。其中數據包頭攜帶了數據塊到達地址、數據格式、數據塊的長度及數據編碼和調制方式等信息，而數據塊本身則攜帶了通信的信息比特。前者使得接收機可以正確接收屬于自己的數據塊，后者的實現通信的目的。IP包傳輸基本原理保障，一旦數據包離開發射機，它可以到達接收機，并被正確接收。

傳統IP方法傳輸每個數據塊，需要發射這個數據塊中全部信息比特，因此占用帶寬較大。

本發明在發射機存有大量數據包，根據數據包的統計特性，尋找這些數據塊中適合每個時隙發射的數據塊，并利用這個時隙號傳輸其部分比特，由于時隙序列號不占帶寬，所以節省了相應的通信帶寬。

發明內容

傳統TCP/IP協議中，一個IP包分為數據包頭的包頭和數據塊兩部分，本發明可以節約數據塊占用的帶寬，具體方法如下：

在發射IP包前，發射機存儲大量數據包，將每一個待發的IP包中的數據塊分割為如下兩段：一段稱為隨機比特段，另一段稱為傳統比特段。我們在發射機輸出端定義一個固定時序的發射時隙，時隙編號為整數，例如：i＝1，2，....，Ф.其中i為時隙的序列號。專利所提出的發射機原理如下。

系統對每一個時隙的序列號定義一個特征比特段，它的長度等于隨機比特段長度，我們把這個長度記為K個比特。在Ф＝2^K情況下，我們可以構造特征比特段完備集，即：在這個完備集中，利用時隙序列號所代表的任何特征比特段中，至少有一個比特不同；任何一個長度為K的隨機比特段屬于這個特征比特段構成的完備集。

根據時隙序列號代表特征比特段，選取隨機特段與特征比特段相同的數據塊，用這個時隙承載數據塊的傳統比特段，在按照這個固定時隙序列完成發射。

本發明的一個特點是，數據塊中的一部分信息比特(即，隨機比特)與固定發射時隙的序列號一一對，而每個時隙序列號代表一個隨機比特段(對應任何一個序列號，隨即比特段與特征比特段是完全相同的)。

發射機為每一個數據塊，按照它的隨機比特段選取它對應的時隙序列號，讓后將這個數據塊的傳統數據中的傳統比特段加載于該時隙中發射。本發明另一個特點是，隨機比特段以時隙序列號傳送，而時隙發射信號只有傳統比特段。

接收機在對其接收的數據塊排隊，按照到達次序(即：時序的序列號)恢復各個數據包的隨機比特段，再解調各個時隙中的傳統比特段。將隨機比特段與對應的傳統比特段拼接，則完成了整個數據塊的接收。本發明的另一個特點是，接收機通過拼接隨機比特段和傳統比特段的額方法完成整個數據快的傳輸。

附圖說明

如圖1為數據包分割示意圖，它由數據包頭和數據塊組成。N表示數據塊的長度，即：數據塊長度為N比特，K表示隨機比特段長度。

圖2表示已經選擇好數隨機比特段與特征比特段相同的數據塊，TS_i代表時隙，i代表序列號，排隊后的數據塊的輸出次序為，i＝1，2，....，Ф，它們再經過打包機(即：加上數據包的包頭)發射。

發明應用舉例

發射機存有M的數據塊分解的隨機比特塊和傳統數據塊，假設隨機特段長度為2個比特，圖3表示利用時隙序列號和時隙承載傳統比特段如圖，其中隨機比特段與時隙序列號的映射關系見表1。