[发明专利]一种用于无线中继通信的协同数据传输方法

权利要求书

1.一种用于无线中继通信的协同数据传输方法，其特征在于：所述方法包括下列操作步骤：

(1)源节点把要发送的原始数据分割成k个大小相同的原始包，原始包又称为信源符号，k为自然数，表示信源符号的长度，构造信源符号序列S＝[s₁,s₂,...,s_k]，其中s_i表示第i个信源符号，i为不大于k的自然数；源节点根据信源符号序列并按照设定的编码方法生成编码符号，然后广播到与其相联的若干个中继节点；

(2)与所述源节点相联的任意一个中继节点收集到足够的编码符号后，按照设定的译码方法恢复出设定个数k-w个信源符号；其中w为小于k的自然数；

(3)该上述中继节点通知源节点其已经收集到足够的编码符号；

(4)该上述中继节点开始协助所述的源节点向目的节点发送编码符号；

(5)如果有设定个数h个中继节点已经收集到足够的编码符号并开始协助所述的源节点向目的节点发送编码符号，则源节点停止广播编码符号；其中h为自然数；

(6)所述的目的节点收到足够的编码符号并按照设定的译码方法译码出所述的信源符号序列S；

(7)所述的目的节点分别通知前面所述的向其发送编码符号的中继节点其已经译码出所述的信源符号序列S；

(8)与所述源节点相联的所述的中继节点通知源节点目的节点已经译码出所述的信源符号序列S。

2.根据权利要求1所述的一种用于无线中继通信的协同数据传输方法，其特征在于：所述的设定的编码方法和译码方法可以是喷泉编码和译码方法。

3.根据权利要求1所述的一种用于无线中继通信的协同数据传输方法，其特征在于：所述的步骤(2)中w的取值一般设置为所述信源符号长度k值的0.2倍。

4.根据权利要求1所述的一种用于无线中继通信的协同数据传输方法，其特征在于：所述的步骤(5)中中继节点的设定个数h的取值，满足关系式其中一般设置δ＝0.01。

5.根据权利要求1所述的一种用于无线中继通信的协同数据传输方法，其特征在于：所述的步骤(1)中所述的设定的编码方法是基于波纹大小变化的喷泉编码方法，其具体内容包括如下操作步骤：

(11)计算编码度分布函数ρ(d)，其中d为自然数，d＝1,2,3,...,k，具体计算过程包括如下子步骤：

(1101)按照下式计算波纹大小应该保持的值R(L)，

R(L)＝b₁L²+b₂L+b₃,L＝w+1,…,k

上式中，L是一个自然数，表示在译码过程中还未成功译码的信源符号的个数；所述的波纹是指译码过程中未被处理的编码度数为1的编码符号的集合，编码度数为1的编码符号即是信源符号；波纹大小变化的过程可用一个对称的一维随机漫步模型表示，即波纹大小在每次译码步骤中，要么加一，要么减一，通过二项式拟合来动态的获取波纹大小的值，其中b₁、b₂、b₃是通过二项式拟合计算得出的常数；

(1102)按照下式计算当k-L个信源符号被译码成功时应该释放的信源符号的数量Q(L),

Q(L)=R(L),L=kR(L)-R(L+1)+1,k>L>0]]>

(1103)按照下式计算当L个信源符号还未译码成功，所述波纹大小为R时，一个编码度数为d的编码符号被释放并且能够加入到波纹中的概率q(d,L,R)，

(1104)通过最小非负二乘法求解如下线性方程组，求解出编码度分布函数ρ(d)，

PM·ρ(1)M·ρ(2)···M·ρ(k-2)M·ρ(k-1)M·ρ(k)=Q(k)Q(k-1)···Q(w+3)Q(w+2)Q(w+1)]]>

上述方程组中P是一个由所述概率q(d,L,R)构造的矩阵，具体定义如下：

上述方程组中，M表示所需要的编码符号的数量；

(12)对步骤(1)所述的信源符号序列S＝[s₁,s₂,...,s_k]进行喷泉编码，得到喷泉编码序列V＝[v₁,v₂,...]，其中，编码符号v_i(i＝1,2,...)的实现步骤如下：

(1201)按照步骤(11)计算出的编码度分布函数ρ(d)，根据所述的分布函数ρ(d)随机生成一个非负整数d_i，将d_i作为编码符号v_i的编码度；

(1202)从k个信源符号中随机选取d_i个不同的信源符号；

(1203)对所述的d_i个不同的信源符号进行异或运算，得到编码符号v_i。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于无线中继通信的协同数据传输方法，其特征在于：所述的设定的译码方法的内容是包括如下操作步骤：

(21)从所述的波纹中选择一个信源符号，并从所述的波纹中移除该信源符号；

(22)针对每一个编码符号，如果所述的信源符号是该编码符号的邻居符号，则该编码符号的编码度数减一，且移除所述的信源符号作为所述的编码符号的邻居符号；

(23)如果所述的编码符号的编码度数减一后的值为1，则表示成功译码出一个信源符号；如果所译码出的该信源符号未出现在所述的波纹中，则把该信源符号加入到所述的波纹中；如果所有的信源符号都被成功译出，则译码成功，译码过程结束，否则转步骤(24)；

(24)如果在译码完成之前，所述的波纹变为空集，则表示译码失败，译码过程结束；否则转步骤(21)。