[发明专利]基于分布式喷泉码的车辆自组织网络实时组播方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域中的分布式喷泉编码组播方案，具体涉及一种将分布式喷泉码应用在车辆自组织网络中，以提供实时组播服务的方法，属于通信技术领域。

背景技术

车辆自组织网络(Vehicular Ad hoc networks,VANETs)是以车辆为节点的Ad-hoc网络，是道路上车辆间、车辆与固定接入点之间相互通信组成的开放式移动网络，是智能交通系统的重要组成部分。车辆自组织网络的设计目标是建立一个车辆间通信的平台，实现汽车间的无线通信。VANETs的应用可以增强交通安全性，提高交通效率，改善行车环境，因此引起了汽车工业界和学术界的广泛关注。随着VANETs的发展，许多新的应用也随之出现，如紧急事件处理，辅助驾驶，交通信息共享，广告娱乐和用户通讯等。这些应用不但拓宽司机的视野，加强交通安全；并且共享实时交通数据，优化道路流量；还可以传播娱乐广告，使乘客享受优质的乘车。在VANETs中，广播和组播业务是最为常用的技术。比如，当车辆发生紧急事故时，车辆可以立刻广播这个消息，提醒周围的车辆；车辆可以将所驶的路况信息不断广播，但是由于消息具有实时性，所以要求广播和组播技术尽量减少延时。具体的应用场景见附图2。

在传统的自动重发请求（ARQ）方法中，当用户数很大时，用户反馈的ARQ信息可能会占据绝大多数的网络资源，使得正常的通信不能顺利进行，这种情况称为“反馈风暴”。在这种情况下，重传方式完全不起作用，前向纠错方法的效率也不高。而且，ARQ技术无论数据包接收成功与否都需要不停的反馈，增加了组播业务延时。数字喷泉码（fountain code）的概念提出可以有效地解决反馈风暴问题，只有当完全译码时，才向发射端发送一个反馈，喷泉码不仅显著减少了用户反馈量，而且提高了系统传输可靠性。LT码是第一种可用的喷泉码，其编码过程如下：

（1）从度分布中，随机的选择一个值d，该值为编码包由几个数据包生成，d称为该编码包的度数；

（2）从源数据包中随机选择d个数据包，将该d个数据包进行异或；

（3）重复上述步骤，生成喷泉编码包。

在编码方案上，分布式LT码（DLT）将LT码推广到多信源的场景。考虑如图1所示的多接入中继信道。两个信源节点有不同的数据，但数据量相同。3条连接链路是删除信道。由于DLT码的基本思想是中继节点异或运算后产生的码为类似LT码，而且中继节点的异或运算所产生的新的编码符号的度分布是两个信源产生的编码符号的度分布的卷积，于是各个信源的度分布就等价于LT码的度分布（鲁棒孤立度分布Robust Soliton Distribution，RSD）的去卷积。Puducheri等人已经给出各源点的度分布为去卷积孤立度分布（Deconvolved Soliton Distribution，DSD），如下式所示：

p(i)=λ·f(i)+(1-λ)·μ″(i),for 1≤i≤k/2     （1）

其中，p(i)表示度为i的概率分布，度表示该编码包由几个数据包异或生成，λ表示分别来自两个信源的两个编码包在中继节点进行异或的概率，1-λ则表示来自两个信源的两个编码包在中继节点随机丢掉其中一个并且传输另外一个编码数据包的概率，f(i)表示DLT码异或的度分布，μ″(i)表示DLT码直传的度分布,λ，f(i)和μ″(i)在Puducheri的文献《Distributed LT codes》中给出。

双源DLT的具体编码步骤如下：

（1）两源独立地根据一个去卷积的孤立度分布（DSD），分别随机选择一个度d，该值表示喷泉编码包由几个数据包异或后生成；

（2）两源从各自的输入源数据包分组中随机选择d个数据包，将该d个数据包进行异或运算，分别产生各自的编码包传给中继节点；

（3）中继节点将分别来自两个源的两个编码包进行异或操作或者任选其一直传后发送给目的节点。

（4）重复上述步骤，源源不断的将数据包从源端发送到目的节点生成编码分组。

由于传统的喷泉编码传输方案在中继节点需要储存足够的数据包中继节点才能译码转发给目的节点，造成很大的传输延时，因此，需要提供一种具有较小延时的组播方案。

发明内容

本发明为了解决减少传输延时的问题，提出了一种改进的基于分布式喷泉码（DLT码）的车辆自组织网络实时组播方法（MDLT），不仅有效减少了组播业务的延时而且和基于传统DLT码的传输方案相比降低了FER的损失。