【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线可靠传输技术网络编码中稀疏网络编码领域，特别涉及一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法。
技术介绍
1、2000年ahlswede等人首次提出了网络编码(network coding,nc)的概念，其有别于传统网络中继节点“存储-转发”的传输模式，网络编码为赋予了中间节点计算能力，可对接收到的不同链路的信息流进行线性组合后再转发。研究表明，网络编码技术可使网络端到端传输达到网络的最大流容量(max-flow capacity)，提高了数据传输效率以及链路利用率。其中，随机线性网络编码(random linear network coding,rlnc)其主要思想是在有限域fq上随机选取编码系数对原包进行线性组合构成编码包，当信宿节点接收到了足够多的线性无关编码包，便可译码恢复得到原始数据。rlnc可在网络拓扑未知的情况采用，在提高数据传输可靠性、鲁棒性等方面具有较大优势，但也存在编解码复杂度和数据包头部开销非常高等问题。rlnc译码时间复杂度为o(n3)，n是原始数据包的个数，其译码复杂度会随着原始数据包n的增加而快速上升。
2、针对上述问题，sadeghi p等人于2009年提出了稀疏网络编码(sparse networkcoding,snc)的概念，snc主要通过减少参与构成编码包的原包数量，从而在信宿端得到一稀疏矩阵，使得接收端的解码矩阵中存在大量为零的编码系数，因此在使用高斯消元法进行译码时的译码复杂度降低。同时，由于仅有部分原包参与编码，编码包中原包数量的比例降低，携带编码系数的数据包头部
3、由于无线网络的广播特性，数据传输的安全性是关切的安全问题之一。首先，n.cai and r.w.yeung提出了安全网络编码的概念，并且为了防止信息泄露，提出了一个安全要求：源信息和被窃听者接收到的信息之间的互信息必须为零，所谓互信息为零，也就是窃听者无法根据已经窃听到的信息了解原报文信息，以保证安全通信。在随机线性网络编码方案下对该问题进行了研究，然而相关工作主要通过提出一种预编码机制来实现网络拓扑结构的安全性。预编码机制会在发送端产生额外的计算复杂度，增加额外的性能开销。近期相关研究证明无论是rlnc还是snc都实现了较高的安全性，窃听者获取所有原数据包的概率可以忽略不计。但snc部分译码特性的存在为窃听者恢复一部分原数据包提供了可能，窃听者恢复一小部分原数据包会泄露原数据包的相关信息，从而降低数据传输的安全性。a.s.khan等人指出在有窃听者存在的情况下，无线网络的安全性通常以窃听者能恢复所有原数据包的概率来衡量，该概率被称作做截获概率。并在基于随机线性网络编码的传输方案下，推导出窃听者截获足够多编码包以恢复原始数据包的概率的精确表达式。a.tassi等人在基于稀疏网络编码的传输方案下，提出了一种截获概率的通用近似值，适用于不可靠的反馈信道。
4、如何平衡译码复杂度与数据传输的安全性仍是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了平衡译码复杂度与数据传输的安全性，本专利技术提出一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，本专利技术在满足窃听者截获概率低于理想值的前提下找到最优的编码稀疏度，每次数据包以最优的编码稀疏度进行编码并传输，具体包括以下步骤：
2、s1、获取信源节点原包数量以及合法接收者、窃听者链路丢包率；
3、s2、设置窃听者部分译码概率阈值t，基于吸收马尔可夫链模型计算编码包传输过程中各状态间的状态转移概率，由状态转移概率计算合法接收者译码整代原包的概率以及系统中所需传输的编码包总数；
4、s3、计算当系统达到吸收态后，计算窃听者预期接收到的编码包总数以及解码矩阵的秩，以此计算窃听者解码其中至少x个原包的概率；
5、s4、若合法接收者译码矩阵未满秩且窃听者解码其中至少x个原包的概率大于阈值t则进行密度调节；否则根据原编码密度大小选择原包生成编码包进行传输。
6、进一步的，基于吸收马尔可夫链模型计算编码包传输过程中各状态间的状态转移概率，即发送者发送编码包之前，初始化合法接收者节点解码矩阵为空，每经过一次编码包的传输，节点状态由(rb,re,t)转移到(rb+1,re,t+1)、(rb+1,re+1,t+1)、(rb,re+1,t+1)或(rb,re,t+1)，计算转移到各个状态的概率的计算过程具体包括：
7、当r'b＝rb+1,r'e＝re+1,t'＝t+1，节点状态由(rb,re,t)转移到(r'b,r'e,t')的转移概率表示为：
8、ps(rb,re,t)＝(1-εb)(1-εe)p'b(i,n)p'e(i,n)
9、当r'b＝rb+1,r'e＝re,t'＝t+1，节点状态由(rb,re,t)转移到(r'b,r'e,t')的转移概率表示为：
10、ps(rb,re,t)＝(1-εb)p'b(i,n)(εe+(1-εe)p'e(i,n))
11、当r'e＝re+1,r'b＝rb,t'＝t+1，节点状态由(rb,re,t)转移到(r'b,r'e,t')的转移概率表示为：
12、ps(rb,re,t)＝(1-εe)p'e(i,n)(εb+(1-εb)p'b(i,n))
13、当r'e＝re,r'b＝rb,t'＝t+1，节点状态由(rb,re,t)转移到(r'b,r'e,t')的转移概率表示为：
14、ps(rb,re,t)＝εbεe+(1-εb)(1-εe)pb(i,n)pe(i,n)
15、+εb(1-εe)p'e(i,n)+εe(1-εb)p'b(i,n)
16、其中，rb表示合法接收者译码矩阵的秩，re表示窃听者译码矩阵的秩，t表示当前系统中传输的编码包总数；ps(rb,re,t)表示由状态(rb,re,t)转移到下一状态(r'b,r'e,t')的转移概率；εb为合法接收者链路丢包率，εe为设置窃听者链路丢包率；p'b(i,n)为原包数为n、秩为i时，合法接收者再接收到一个线性无关编码包的概率；p'e(i,n)为原包数为n、秩为i时，窃听者再接收到一个线性无关编码包的概率；pb(i,n)为原包数为n、秩为i时，合法接收者再接收到一个线性相关编码包的概率；pe(i,n)为原包数为n、秩为i时，窃听者再接收到一个线性相关编码包的概率。
17、进一步的，若有n个原包，信宿在已经接收到i个线性无关编码包的情况下，再接收到一个编码包为线性相关编码包的概率p(i,n)表示为：
18、
19、其中，p0为系统稀疏度，表示系统中编码系数为0的概率；q表示有限域大小；pa'为一个中间参数，表示为
20、进一步的，当系统达到吸收状态，即当rb＝n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，基于吸收马尔可夫链模型计算编码包传输过程中各状态间的状态转移概率，即发送者发送编码包之前，初始化合法接收者节点解码矩阵为空，每经过一次编码包的传输，节点状态由(rb,re,t)转移到(rb+1,re,t+1)、(rb+1,re+1,t+1)、(rb,re+1,t+1)或(rb,re,t+1)，计算转移到各个状态的概率的计算过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，若有n个原包，信宿在已经接收到i个线性无关编码包的情况下，再接收到一个编码包为线性相关编码包的概率p(i,n)表示为：
4.根据权利要求2所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，当系统达到吸收状态，即当rb＝n时，能够根据状态转移概率计算合法接收者译码整代原包的概率，此时合法接收者译码整代原包的概率表示为：
5.根据权利要求2所述的一种寻找最优编码密度大小的
6.根据权利要求1所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，计算窃听者解码其中至少x个原包的概率包括：
7.根据权利要求6所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，系统达到吸收态时窃听者预期接收到的编码包数量表示为：
8.根据权利要求6所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，进行密度调节的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，基于吸收马尔可夫链模型计算编码包传输过程中各状态间的状态转移概率，即发送者发送编码包之前，初始化合法接收者节点解码矩阵为空，每经过一次编码包的传输，节点状态由(rb,re,t)转移到(rb+1,re,t+1)、(rb+1,re+1,t+1)、(rb,re+1,t+1)或(rb,re,t+1)，计算转移到各个状态的概率的计算过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的一种寻找最优编码密度大小的密度调节方法，其特征在于，若有n个原包，信宿在已经接收到i个线性无关编码包的情况下，再接收到一个编码包为线性相关编码包的概率p(i,n)表示为：
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