[發明專利]一種改進的基于網絡編碼的連續協作重傳算法

在審

• 申請號: 201811206523.6
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN111064551A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 姚玉坤;張云霞;宋威威;李威;濮浩
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L1/18
• 分類號: H04L1/18;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了減少重傳次數的一種改進的基于網絡編碼的連續協作重傳算法，屬于無線通信技術領域，該算法提出了最佳協作節點選擇機制、動態連續NC?ARQ策略、改進的最大編碼組合觸發條件和丟失數據包選擇調度算法四個創新機制，在傳輸原始數據包的整個過程中，該算法采用動態連續的改進NC?ARQ策略可以對已經發生丟失的原始數據包進行搜索并編碼重傳，從而提高了網絡編碼的可能性；對于丟失數據包的編碼重傳，采用第四個創新機制“丟失數據包選擇調度算法”來選擇丟包進行編碼操作，選擇的丟包分組為ORC和MRC，主要傳輸ORC以提升傳輸效率。此外，該方案能最大限度的提高每一次的重傳效率，通過僅重傳最優原始丟包組合或最大原始丟包組合。從而有效的提升傳輸效率、減少傳輸次數和優化網絡性能。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，主要針對的應用場景為多跳無線網絡，且主要應用是針對源和目的節點之間數據傳輸時發生數據包丟失的場景，更具體地，涉及一種改進的基于網絡編碼的連續協作重傳算法。

背景技術

網絡編碼是信息理論研究領域的重大突破。它改變了通信網絡中信息處理和傳輸的方式，可以在一次傳輸內攜帶多個數據分組，中間結點參與信息編碼處理。應用網絡編碼可以提高網絡吞吐量、均衡網絡負載、降低節點能耗、提高網絡魯棒性和安全性等。網絡節點對傳輸信息進行操作和處理的過程，就稱為網絡編碼。下述為幾類網絡編碼：(1)在網絡編碼中，如果網絡節點對傳輸的信息進行線性操作，則稱為線性網絡編碼(Linear NetworkCoding，LNC)，否則稱為非線性網絡編碼；(2)在線性網絡編碼中，如果對信息進行操作的系數是隨機選取的，則稱為隨機線性網絡編碼(Random Linear Network Coding，RLNC)；(3)確定性網絡編碼：編碼節點對接收的數據進行編碼組合的系數為固定量，且編碼系數向量隨編碼數據在網絡中同時傳輸。(4)隨機網絡編碼(Random Network Coding，RNC)：其思想是在編碼系數構造中，讓節點攜帶一個全局編碼向量，當編碼數據經過每一節點時，節點根據其編碼方式改變信息的同時改變編碼向量；(5)機會網絡編碼(Opportunistic NetworkCoding，ONC)：其目標是在確保每一個目標接收節點有足夠的信息去解碼自己的原始數據分組的情況下，最大化每次傳輸中原始數據分組的數量，即讓最多的接收節點從一個編碼數據分組中獲取自己所需的原始數據分組；(6)即時解碼網絡編碼(Instantly DecodableNetwork Coding，IDNC)：IDNC 的核心思想是接收節點直接丟棄不可解碼的重傳編碼分組，而ONC允許接收節點先緩存包含自己丟失分組但不可解碼的重傳編碼分組等待聯合解碼機會；(7)異或網絡編碼(XOR)：一種機會網絡編碼和即時解碼網絡編碼中常用的線性網絡編碼技術。編解碼過程都是對數據分組的逐比特模二加運算。

無線重傳是在無線通信系統中，由于信號在信道中傳輸時受時變衰落影響，常導致信道狀況較為惡劣，出現較高的誤碼率。另一方面，隨著數據傳輸速率的提高，無線信道對抗信號衰落的能力會逐漸降低，系統容錯能力通常也會下降。因此，為了提高無線通信系統的吞吐量和數據傳輸可靠性，有效的差錯控制技術顯得尤為重要。無線通信中的差錯控制技術主要分為前向糾錯(FEC)和重傳兩類，其中重傳技術主要包括自動請求重傳(ARQ)和混合自動請求重傳(HARQ)。

文獻[1]中，肖瀟等人提出了一種基于網絡編碼的無線廣播重傳策略，相比傳統的ARQ，該方法能相對減少所需要的平均傳輸次數并可以提升傳輸性能，但是該算法存在著重傳編碼包并不能完全被所有接收節點解碼和連續多個數據包丟失時傳輸性能較差的問題。[1]XIAO Xiao, WANG Wei-pin,YANG Lu-ming,et al.Wireless broadcastingretransmission approach based on network coding[J].Journal on Communications,2009,30(9):69-75.