[发明专利]一种在多跳传输系统中基于BATS码的高效编码设计方法

说明书

本发明公开了一种在多跳传输系统中基于BATS码的高效编码设计方法，包括以下步骤：1)将原始文件划分成K个等长的原始数据包；2)在发射机端，将k个等长的原始数据包采用BATS码的高效编码设计方案进行BATS码的外码编码，得编码包；3)将步骤2)得到的编码包通过无线信道发送至中继节点；4)中继节点接收编码包，对属于同一批次的编码包使用BATS码内码编码，得重新编码的编码包；5)中继节点将重新编码的编码包发送至下一个中继节点；6)接收机寻找属于同一批次的编码包，再对同一批次的编码包进行迭代译码，然后对同一批次的编码包进行高斯消元译码，得原始数据包，该方法能够降低多跳网络传输中的编码冗余，提高数据包的传输效率。

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及一种在多跳传输系统中基于BATS码的高效编码设计方法。

背景技术

近年来，随着无线网络通信技术的不断发展，无线网络得到了广泛的应用，以移动互联网为例，截止到2019年12月，我国手机网民规模达到8.29亿，由此可见，无线网络的需求在逐年增长。因此，如何提高无线网络的传输性能和可靠性是当前无线网络技术研究所面临的重大挑战。为例提高数据传播在网络中的可靠性，2001年首次提出了网络编码的概念，不同于传统的中间节点只能对数据包进行存储转发，网络编码允许中间节点对接收到的数据包进行编码并转发，因此网络编码在增加无线网络可靠性的同时，也实现了更高的网络吞吐量，并且可以降低传输能耗，增加传输数据的安全性。尽管网络编码的优点很多，但是在实际的无线通信中网络编码的应用还不普遍，这主要是因为运用网络编码增加了计算的复杂性，并且也存在系数开销过大、延迟较高的问题，特别是当传输数据包的码长较长时，网络编码的编译码复杂度极高，会给传输系统带来很大的时延和能耗。

为了在无线通信传输中更加有效的利用网络编码特性实现更优的数据传输性能，同时又降低整个系统的计算复杂度和延迟，Shenghao Yang等人于2011年提出了批量稀疏编码(Batched Sparse Codes，BATS Codes)的概念。BATS码是一种将喷泉码和网络编码相结合的一种新型编译码方案，在发送端，BATS码使用喷泉码的概念生成足够数量的批次信息进行数据包发送，在中继节点对接收到的同批次的数据包进行随机线性网络编码并传输给接收端，接收端无需考虑信道条件，只需要接收到足够数量的批次数据包，就可以完成所有数据包的译码。BATS码可以很好的融合喷泉码和网络编码的优点，同时弥补网络编码计算复杂度高的缺点。相较于喷泉码，BATS码具有更高的吞吐量，而相较于网络编码，BATS码具有更低的编译码复杂度，其编译码复杂度与喷泉码相近，同时还具有良好的无速率特性。因此BATS码将喷泉码与网络编码的优点结合，具有较高的吞吐量的同时具有较低的复杂度和具有无速率特性，最终达到了在保证传输系统高可靠性的情况下的低时延效果。

对于现如今的BATS码，在网络中继节点较多时有着良好的传输性能，但是存在着编码开销过大的问题，而对于现如今的无线网络传输，编码开销较小也就是低时延意味着更快的传输速度与更优的用户体验，因此降低BATS码的编码开销就成为BATS码性能优化的关键问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种在多跳传输系统中基于BATS码的高效编码设计方法，该方法能够降低多跳网络传输中的编码冗余，提高数据包的传输效率。

为达到上述目的，本发明所述的在多跳传输系统中基于BATS码的高效编码设计方法，多跳传输系统包含一个发射机、一个接收机与n个中继节点，信号的传输按帧进行，包括以下步骤：

1)发射机在进行BATS码数据传输之前，将原始文件划分成K个等长的原始数据包B＝(b₁,b₂,…,b_K)，其中，b表示数据包；

2)在发射机端，将k个等长的原始数据包(b₁,b₂,…,b_K)采用BATS码的高效编码设计方案进行BATS码的外码编码，得编码包；