[發明專利]一種提升無線網絡編碼增益的速率控制方法

在審

• 申請號: 202010054093.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111224751A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 劉青龍;張崇富;張華斌;陳又鮮;盧晶琦;林燕婷
• 申請（專利權）人: 電子科技大學中山學院
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 廣東中億律師事務所 44277
• 代理人: 杜海江

本發明公開了一種提升無線網絡編碼增益的速率控制方法，能夠針對機會網絡編碼在LTE網絡中面對不同用戶、不同信道質量時，提供速率控制，彌補了已有研究中對機會網絡編碼速率控制機制研究的不足；且其基于編碼包傳輸效率的碼選擇策略，可以在編碼包傳輸效率最大化的條件下，增加網絡編碼的編碼機會，提高編碼包的平均編碼度，有效提升了機會網絡編碼的延時、吞吐率等性能增益。

技術領域

本發明涉及通信領域，特別是一種提升無線網絡編碼增益的速率控制方法。

背景技術

網絡編碼技術已被證實，可以有效提高無線網絡性能，包括吞吐率、投遞延遲、能量效率等性能指標，并已應用于LTE蜂窩網絡，比如聯合網絡編碼和中繼選擇的協作傳輸等。然而，在無線應用環境下，由于面臨復雜多變的通信環境以及信道狀況的頻繁變化所導致的信道質量下降、傳輸分組的突發丟包，對網絡傳輸性能造成了極大影響。針對這些無線網絡環境下的高丟包率情形，應用現有的網絡編碼架構難以有效發揮預期的性能增益。

為了確保編碼包的可靠投遞，在具有多速率控制功能的無線網絡中，現有的網絡編碼架構一般默認編碼節點采用最低的傳輸速率來換取更高的投遞率來投遞編碼包。若主接收節點收到該編碼包，則默認從接收節點也收到了該編碼包。這種方式一方面限制了多速率的應用，不能更好的利用無線網絡帶寬資源。另一方面，這種做法在實際網絡場景下，既不能完全保證編碼包的可靠投遞，也引入了一些其他的問題，比如更低的傳輸速率會導致更長的傳輸時間，從而大大增加了數據包發生碰撞的機會，降低了網絡數據包的投遞率和整體網絡吞吐率。同時，對于編碼節點來說，如何處理具有不同信道質量的、編碼包的多個接收節點所帶來的廣播瓶頸問題十分迫切。因此，如何在編碼包的可靠投遞和編碼增益上做出更好的折中是一個重要的研究方面。

現有網絡編碼結合速率控制機制的相關研究中，主要討論網絡編碼和MAC機制聯合設計以優化網絡吞吐率性能，對網絡編碼算法與速率控制的統一設計鮮有研究。隨著毫米波技術在LTE蜂窩網絡中的應用，相比于傳統的低于6GHz頻段，毫米波頻段的通信其傳輸丟包率高得多，需要確保可靠、低丟包率和穩定的數據率。通過將網絡編碼算法與速率控制實現統一設計，可以取得更高的網絡吞吐率、可靠性和更低的系統投遞延時。因此，研究一種基于網絡編碼的速率控制方法顯得尤為重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對機會網絡編碼在LTE網絡中面對不同用戶、不同信道質量時，提供一種速率控制方法，以提高編碼包的投遞效率，進而提高網絡編碼對系統整體性能的改善。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種提升無線網絡編碼增益的速率控制方法，其特征在于它包括以下步驟：

步驟S1、對于傳輸一個編碼度為n的編碼包，定義傳輸時速率控制過程中的狀態為該編碼包接收節點集合Gⁿ的一個子集，該子集中的每一個節點均沒有收到該編碼包，用一個n比特的矢量(b₁，b₂，...，b_i，...，b_n)來表示這個子集，其中，b_i∈{0，1}，當b_i＝1時，表示接收節點集合Gⁿ中的第i個接收節點還沒有收到這個編碼包，而當b_i＝0時，則表示接收節點集合Gⁿ中的第i個接收節點收到這個編碼包，對于一個編碼度為n的編碼包來說，其有n個接收節點，所以有|S|＝2ⁿ種可能的狀態。

步驟S2、當一個編碼節點要發送一個編碼包的時候，它可以從決策集合A＝{r₁，r₂，...，r_K，r₁≤r₂…≤r_K}中選擇一個傳輸速率，該集合所包含的傳輸速率的數目即為可以選擇的決策的種類數。