一种基于网络编码与用户结对的数据传输方法技术

本发明专利技术提供了一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法，包括：设有用户N个，N个用户准备从基站上接收一个共同的文件，该文件包含K个数据包,用A＝{1,...,N}表示所有用户的集合，记第i个用户与基站之间的无线信道的丢包率为pi,

A Data Transmission Method Based on Network Coding and User Pairing

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络编码与用户结对的数据传输方法
本专利技术属于无线网络通信
，尤其涉及一种基于网络编码和用户结对的数据传输方法。
技术介绍
网络编码是无线通信中的关键技术之一。利用网络编码，网络中的节点可对数据包进行有效的编码，然后再将编码后的数据包进行转存与传输。对于接收者来说，只要收到足够数量的编码后的数据包即可解码出所有的原始数据。网络编码的优点有：在理论上可达到网络中的最小割最大流(min-cutmax-flow)容量上限；节省网络的宽带资源消耗；提高网络的鲁棒性等。在现实的单跳无线广播网络中，基站的地理位置通常是固定的，而用户往往是在基站的传输范围内随机分布的。有些用户因为地理位置较近，用户之间的信道情况较好，丢包率低。基于这一特点，我们可以将这些用户以结对的方式组合起来，组成一个分组。在每个分组内，用户可进行传输“互助”：例如，完成数据接收的用户可利用组内成员之间的信道优势，代替基站将数据包传输给未完成数据接收的用户，最终达到提高整个网络的传输效率。本专利技术针对单跳无线网络中的多用户数据传输问题，提出一种基于网络编码和用户结对的高效数据传输方法：首先，基于网络中的信道参数，将符合条件的用户进行结对，最终构成多个分组。在分组完成之后，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。当每个分组中都至少有一个用户收到足够数量的编码后的数据包从而成功解码之后，基站停止广播。最后，分组内完成数据接收的用户，将解码出的原始数据包进行随机线性网络编码，然后将编码后的数据包以单播的形式发送给未完成接收的用户。当所有用户都完成解码，整个传输过程结束。
技术实现思路
本专利技术针对无线网络中的多用户文件传输问题，提供一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法，包括：设有用户N个，N个用户准备从基站上接收一个共同的文件，该文件包含K个数据包,用A＝{1,...,N}表示所有用户的集合，记第i个用户与基站之间的无线信道的丢包率为记用户i和用户j之间的信道的丢包率为假设用户间信道具有对称性，即对于任意的i,j∈A，定义用户i和用户j的结对条件为：pij<pi和pij<pj，即用户i到基站的信道丢包率以及用户j到基站的信道丢包率，都大于用户i和用户j之间的信道丢包率时，则用户i和用户j可进行结对；对用户进行结对，结对后对用户进行数据传输。进一步的，所述用户结对包括以下步骤：(1)用户结对，用J表示已完成结对的用户集合，(1.1)设定i＝1，i为第i个用户；(1.2)设定用户j＝i+1；(1.3)判断j是否属于J，J表示已完成结对的用户集合，若是，进入步骤(1.4)；否则，进入步骤(1.6)；(1.4)j←j+1，即将j+1赋值给j；(1.5)判断j是否大于N，N表示N个用户，若是，进入步骤(1.9)；否则，返回步骤(1.3)；(1.6)判断pij是否小于pi和pj，若是，进入步骤(1.7)；否则，返回步骤(1.4)；(1.7)用户i和用户j进行结对；(1.8)将i和j放入集合J内，即J←J∪{i,j}；(1.9)i←i+1，即将i+1赋值给i；(1.10)判断i是否属于J，若是，返回步骤(1.9)；否则，进入步骤(1.11)；(1.11)判断i是否小于N，若是，返回步骤(1.2)；否则，进入步骤(1.12)；(1.12)用户结对结束。进一步的，数据传输包括以下步骤：在每个时隙里，基站和各个用户按照如下步骤进行数据包的传输与接收：(2.1)基站使用随机线性网络编码对原始数据包进行编码，生成一个编码后的数据包，并广播给所有用户；(2.2)是否有一个或多个用户在当前时隙成功解码并发出反馈信息，若是，进入步骤(2.3)；否则，返回步骤(2.1)；(2.3)基站判断是否在每个用户小组中至少有一位用户已成功解码，若是，进入步骤(2.4)；否则，返回步骤(2.1)；(2.4)基站停止广播；(2.5)在每个小组内，已成功解码的用户使用随机线性网络编码对原始数据包进行编码，生成一个编码后的数据包的包，并单播给小组内未解码的用户；(2.6)是否有一个或多个用户在当前时隙成功解码并发出反馈信息，若是，进入步骤(2.7)；否则，返回步骤(2.5)；(2.7)基站判断是否所有用户都已成功解码，若是，进入步骤(2.8)；否则，返回步骤(2.5)；(2.8)数据传输结束。由于采用本专利技术技术方案，本专利技术具有以下优点，1.考虑到现实场景中，往往存在若干个用户之间地理位置较近，信道较好的情况。因此，本专利技术利用了该特点，将满足结对条件的用户进行结对并视为一个分组。待分组内有一个用户完成接收数后，完成数据接收的用户可利用组内成员之间的信道优势，代替基站将数据包传输给未完成数据接收的用户，最终达到提高整个网络的传输效率。2.由于传统的未使用网络编码的传输方法中存在一个数据包需要被反复传输多次的弊端，本专利技术利用了网络编码的优势，提高了数据传输的效率。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于网络编码和用户结对的数据传输方法网络示意图。图2为本专利技术提供的一种基于网络编码和用户结对的数据传输方法用户结对的流程图；图3为本专利技术提供的一种基于网络编码和用户结对的数据传输方法数据传输的流程图。具体实施方式为了进一步说明本专利技术的实施方法，下面给出一个实施范例。此优选实施例仅表示对本专利技术的原理性说明，不代表本专利技术的任何限制。如图所示，一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法，包括：设有用户N个，N个用户准备从基站上接收一个共同的文件，该文件包含K个数据包,用A＝{1,...,N}表示所有用户的集合，记第i个用户与基站之间的无线信道的丢包率为记用户i和用户j之间的信道的丢包率为假设用户间信道具有对称性，即对于任意的i,j∈A，定义用户i和用户j的结对条件为：pij<pi和pij<pj，即用户i到基站的信道丢包率以及用户j到基站的信道丢包率，都大于用户i和用户j之间的信道丢包率时，则用户i和用户j可进行结对；对用户进行结对，结对后对用户进行数据传输。所述用户结对包括以下步骤：(2)用户结对，用J表示已完成结对的用户集合，(1.13)设定i＝1，i为第i个用户；(1.14)设定用户j＝i+1；(1.15)判断j是否属于J，J表示已完成结对的用户集合，若是，进入步骤(1.4)；否则，进入步骤(1.6)；(1.16)j←j+1，即将j+1赋值给j(1.17)判断j是否大于N，N表示N个用户，若是，进入步骤(1.9)；否则，返回步骤(1.3)；(1.18)判断pij是否小于pi和pj，若是，进入步骤(1.7)；否则，返回步骤(1.4)；(1.19)用户i和用户j进行结对；(1.20)将i和j放入集合J内，即J←J∪{i,j}；(1.21)i←i+1，即将i+1赋值给i；(1.22)判断i是否属于J，若是，返回步骤(1.9)；否则，进入步骤(1.11)；(1.23)判断i是否小于N，若是，返回步骤(1.2)；否则，进入步骤(1.12)；(1.24)用户结对结束。数据传输包括以下步骤：在每个时隙里，基站和各个用户按照如下步骤进行数据包的传输与接收：(2.9)基站使用随机线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法，其特征在于，包括：设有用户N个，N个用户准备从基站上接收一个共同的文件，该文件包含K个数据包,用A＝{1,...,N}表示所有用户的集合，记第i个用户与基站之间的无线信道的丢包率为

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法，其特征在于，包括：设有用户N个，N个用户准备从基站上接收一个共同的文件，该文件包含K个数据包,用A＝{1,...,N}表示所有用户的集合，记第i个用户与基站之间的无线信道的丢包率为记用户i和用户j之间的信道的丢包率为假设用户间信道具有对称性，即对于任意的i,j∈A，定义用户i和用户j的结对条件为：pij<pi和pij<pj，即用户i到基站的信道丢包率以及用户j到基站的信道丢包率，都大于用户i和用户j之间的信道丢包率时，则用户i和用户j可进行结对；对用户进行结对，结对后对用户进行数据传输。2.如权利要求1所述的一种基于网络编码和用户结对的数据包传输方法，其特征在于，所述用户结对包括以下步骤：(1)用户结对，用J表示已完成结对的用户集合，(1.1)设定i＝1，i为第i个用户；(1.2)设定用户j；(1.3)判断j是否属于J，J表示已完成结对的用户集合，若是，进入步骤(1.4)；否则，进入步骤(1.6)；(1.4)j←j+1，即将j+1赋值给j；(1.5)判断j是否大于N，N表示N个用户，若是，进入步骤(1.9)；否则，返回步骤(1.3)；(1.6)判断pij是否小于pi和pj，若是，进入步骤(1.7)；否则，返回步骤(1.4)；(1.7)用户i和用户j进行结对；(1.8)将i和j放入集...

【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