一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法，首先，基站先将原始数据包进行随机线性网络编码，将编码后的数据包广播给用户；当部分用户收到足够数量的编码后的数据包从而成功解码之后，比较这些用户与基站的广播效率；若是某个用户的广播效率较高，则该用户将代替基站进行广播。本发明专利技术采用网络编码和用户协作相结合的方法，可显著提高数据的传输效率。

A Multi-user Cooperative Transmission Method Based on Random Linear Network Coding

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法
本专利技术属于无线网络通信
，尤其涉及一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法。
技术介绍
随着社会经济和科学技术的发展，信息化建设的不断推进与深入，无线网络与无线通信数据传输在各个领域的应用越来越广。其中，多播是无线网络中最常用的数据传输方式之一。在无线多播中，由于无线信道极易受到干扰及衰减、衰弱等影响，无线信道有时呈现出较高的信道误码率或丢包率，致使无线链路质量较差，数据包传输容易受损，进而严重影响了传输效率。针对该问题，传统的解决方法之一是采用重传技术，例如自动请求重传(AutomaticRepeatRequest,ARQ)策略：当某个数据包未被所有用户成功接收时，源节点会不断重传该数据包，直到所有接收节点都成功接收到该数据包为止。因此，重传技术的传输效率其实不高。网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术。相比于传统的基于存储转发的数据传输方式，网络编码允许网络节点在传统转发的基础上参与数据处理，最终可提高网络的吞吐量、鲁棒性和安全性。为了克服重传技术的缺点，将网络编码技术应用于单跳多用户文件传输场景中。发送端首先利用网络编码技术将原始数据包进行编码，生成编码后的数据包，然后发送给用户。对于用户来说，只来接收到足够数量的线性独立的编码后的数据包，就可以成功解码出所有的原始数据包。因此，不存在严重影响多播效率的数据包重传问题。公开号为CN108616332A的专利技术专利申请公开了一种基于随机线性网络编码的多用户数据传输方法，本专利技术将网络编码技术应用于单跳多用户文件传输场景中。在传输之前，发送端先将原始数据包进行随机线性网络编码，然后再将编码后的数据包进行广播。对于用户而言，只要接收到足够数量的线性独立的编码后的数据包，就可以成功解码出所有的原始数据包。因此，不存在一个数据包需要被反复传输多次才能被所有用户都接收的“瓶颈”问题。采用这种方法，虽然每个用户需要接收的数据包个数比之前变得更多，但是存储节点不需要对丢失的数据包进行重传，因此可提高整体的传输效率，增加网络的吞吐量。然而，在现实场景中，用户间的信道有时优于用户与基站之间的信道。例如用户之间可能因地理距离较近，信道丢包率低；而用户与基站之间距离较远，可能还受到大型建筑物的遮挡等不利因素，造成用户与基站之间的无线信道不佳，丢包率高。故，针对现有技术的缺陷，如何实现高效率的单跳多用户数据传输是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种基于网络编码与多用户协作的传输方法：首先，基站先将原始数据包进行随机线性网络编码，将编码后的数据包广播给用户；当部分用户收到足够数量的编码后的数据包从而成功解码之后，比较这些用户与基站的广播效率；若是某个用户的广播效率较高，则该用户将代替基站进行广播。本专利技术采用网络编码和用户协作相结合的方法，可显著提高数据的传输效率。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法，N个用户从基站上接收K个共同数据包，包括步骤如下：S1、设置有A2＝A，其中，A1为已完成数据接收的用户集合，A2为未完成数据接收的用户集合；A＝{1,...,N}为所有用户的集合；对于第i个用户与基站之间的无线信道为擦除信道，其丢包率记为pi,对于用户i和用户j的信道为擦除信道，其丢包率记为pij,基于用户间信道具有对称性，设置，pij＝pji,S2、基站将K个原始数据包进行随机线性网络编码，生成一个编码后的数据包，并广播给所有用户；S3、判断是否有一个或者多个用户在当前时隙成功接收到K个线性独立的所述编码后的数据包，若是，更新集合A1和A2，执行步骤S4；否则，等待当前时隙结束，返回步骤S2；S4、判断集合A1是否等于集合A；若是，传输结束；否则，执行入步骤S5；S5、计算基站与A1中所有用户的广播效率，判断基站广播效率是否高于A1中所有用户的广播效率；若是，等待当前时隙结束，返回步骤S2；否则，选取A1中广播效率最高的用户，等待当前时隙结束，执行步骤S6；S6、被选取的用户使用随机线性网络编码对已解码出的原始数据包进行编码，生成一个编码后的数据包，并广播给其他用户，执行步骤S7；S7、判断是否有一个或者多个用户在当前时隙成功接收到K个线性独立的编码后的数据包，若是，更新集合A1和A2，进入步骤S4；否则，等待当前时隙结束，返回步骤S6。进一步地，所述步骤S2中：当用户接收到基站的广播数据包后，会对编码后的数据包进行解码，并向基站和其他用户发出反馈信息。进一步地，所述更新集合A1和A2具体为：将成功解码的用户的序号从A2中移除，并放入集合A1中。优选地，所述基站广播效率为：用户j的广播效率为：该公式的含义为：基站、用户每广播一个数据包，未完成数据接收的用户中，能够成功收到该广播包的用户数的期望值。本专利技术的有益效果是：1、应用了网络编码技术，用户只需要收到足够多的线性独立的编码后的数据包即可解码，避免了传统传输方案(不使用网络编码)中一个包需要反复传输多次的弊端。2、考虑到实际生活中用户间的信道优于用户与基站信道的情形。因此，当部分用户已经完成数据包的解码后，可利用用户间的信道优势，代替基站进行广播，从而提高传输效率。附图说明图1为本专利技术的网络示意图。图2为本专利技术的方法流程图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。实施例一如图1所示，系统中包括一个基站和多个用户，分别为用户1、用户2、用户3，多个用户都需要从基站获取共同的数据包。如图2所示，本实施例提出了一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法，N个用户从基站上接收K个共同数据包，包括步骤如下：S1、设置有A2＝A，其中，A1为已完成数据接收的用户集合，A2为未完成数据接收的用户集合；A＝{1,...,N}为所有用户的集合；对于第i个用户与基站之间的无线信道为擦除信道，其丢包率记为pi,对于用户i和用户j的信道为擦除信道，其丢包率记为pij,基于用户间信道具有对称性，设置，pij＝pji,S2、基站将K个原始数据包进行随机线性网络编码，生成一个编码后的数据包，并广播给所有用户；具体地，当用户接收到基站的广播数据包后，会对编码后的数据包进行解码，以解码出所有的原始数据包，并向基站和其他用户发出反馈信息。S3、判断是否有一个或者多个用户在当前时隙成功接收到K个线性独立的所述编码后的数据包，若是，更新集合A1和A2，执行步骤S4；否则，等待当前时隙结束，返回步骤S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法，对于N个用户从基站上接收K个共同数据包，其特征在于，包括步骤如下：S1、设置有

【技术特征摘要】
1.一种基于随机线性网络编码的多用户协作传输方法，对于N个用户从基站上接收K个共同数据包，其特征在于，包括步骤如下：S1、设置有A2＝A，其中，A1为已完成数据接收的用户集合，A2为未完成数据接收的用户集合；A＝{1,...,N}为所有用户的集合；对于第i个用户与基站之间的无线信道为擦除信道，其丢包率记为对于用户i和用户j的信道为擦除信道，其丢包率记为基于用户间信道具有对称性，设置，S2、基站将K个原始数据包进行随机线性网络编码，生成一个编码后的数据包，并广播给所有用户；S3、判断是否有一个或者多个用户在当前时隙成功接收到K个线性独立的所述编码后的数据包，若是，更新集合A1和A2，执行步骤S4；否则，等待当前时隙结束，返回步骤S2；S4、判断集合A1是否等于集合A；若是，传输结束；否则，执行步骤S5；S5、计算基站与A1中所有用户的广播效率，判断基站广播效率是否高于A1中所有用户的广播...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，陆献轩，孟峥，虞晓韩，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33