[发明专利]联合最大度机会传输与网络编码ARQ的数据广播方法

摘要

本发明公开了一种联合最大度机会传输与网络编码ARQ的数据广播方法，包括以下步骤：基站广播数据包；接收端进行解码并将数据包的正确解码情况反馈给基站；基站将丢失原始信息进行最大度网络编码生成网络编码数据包，并采用最大度机会重传策略重传网络编码数据包，接收端将重传阶段恢复出的数据包情况反馈给基站；重复步骤3)直至所有接收端都正确接收到所有数据包。本发明确保了网络编码后的数据包能够给接收端提供尽可能多的译码机会，对于不能够给接收端提供很多译码机会的网络编码数据包则不重传，等待下一轮重新进行网络编码重传。本发明具有平均重传次数小、广播效率高等特点，能够很好的应用于无线数据广播场景中。

主权项

1.一种联合最大度机会传输与网络编码ARQ的数据广播方法，其特征在于包括以下处理步骤：步骤(1.1)，基站广播数据包：基站将原始信息进行信道编码、调制后形成原始数据包，然后基站向所有接收端广播原始数据包；步骤(1.2)，接收端处理与反馈：接收端对接收到的原始数据包进行软解调、信道译码，并且通过译码后的信息尾部的CRC校验判断是否正确译码；若一个原始数据包在一个接收端能够被正确译码，则该接收端存储译码后的原始信息，并利用反馈信道反馈给基站以告知基站该数据包已经正确译码；反之，若该接收端无法正确该原始数据包，则该接收端利用反馈信道反馈给基站以告知基站该原始数据包丢失；若一轮数据广播结束后，一个接收端正确接收到所有的原始数据包，则该接收端进入静默状态；反之，若该接收端存在原始数据包丢失，则该接收端等待基站重传数据包；步骤(1.3)，结束广播或者基站重传：基站根据接收到的各个接收端反馈的数据包正确接收情况进行判断，如果所有接收端都已经正确接收到所有原始数据包，则基站广播结束；反之，如果接收端存在原始数据包丢失，则基站将丢失的原始数据包所对应的原始信息进行最大度网络编码生成网络编码数据包，并采用最大度机会重传策略重传网络编码数据包给接收端；接收端从接收到的网络编码数据包的包头处信息获知参与网络编码的原始数据包集合，并对接收到的网络编码数据包进行软解调，之后利用本地存储的已正确译码的原始信息对软解调得到的网络编码数据包的软信息进行联合信道‑网络译码，并且通过译码后的信息尾部的CRC校验判断是否正确译码；如果正确译码，则接收端将恢复的原始信息进行存储，同时利用反馈信道反馈给基站以告知基站该数据包已经正确译码；反之，若该接收端无法正确译码该网络编码数据包，则该接收端等待基站重传数据包；若一轮重传结束后，一个接收端已经正确接收到所有的原始数据包，则该接收端进入静默状态；反之，若该接收端仍然存在原始数据包丢失，则该接收端等待基站重传数据包；然后重复步骤(1.3)，直到广播结束；步骤(1.3)中所述的最大度网络编码包括以下步骤：基站将所有接收端的数据包接收到与否的情况存储在一个M×λ的反馈矩阵T中，T(i,j)＝0表示接收端i正确接收到第j个数据包，T(i,j)＝1表示接收端i没有正确接收第j个数据包；定义CodingList用于存储参与网络编码的丢失数据包的序号集合，定义UserList用于存储丢失相应数据包的接收端序号集合；第s个参与网络编码的丢失数据包的序号集合CodingList由如下步骤产生：令s＝1；步骤(2.1)，选择参与网络编码的第一个数据包：删除反馈矩阵T中元素全为“0”的列；定义度为反馈矩阵T每列中“1”的个数，如第j列中“1”的个数可以表示为Dj＝sum(T(:,j))；从反馈矩阵T中选择度最大的列P_max，即将最大度存储到MaxDegree中，将具有最大度的数据包序号存储到CodingList中，将丢失该数据包的相应接收端序号存储到UserList中；从反馈矩阵T中删除CodingList中存储的数据包序号对应的列；令j＝1；步骤(2.2)，更新CodingList和UserList：如果反馈矩阵T中的第j列中“1”的个数等于MaxDegree，则将该列中元素为“1”的行所对应的接收端序号存储到UserList_Temp中；UserList_Temp是一个临时变量集合；如果则UserList＝UserList∪UserList_Temp，且CodingList＝CodingList∪j，并从反馈矩阵T中删除第j列；如果则UserList＝UserList，且CodingList＝CodingList；其中表示“空集”，∩表示集合“交集”运算符,∪表示集合“并集”运算符；如果j+1＜λ，则清空UserList_Temp，令j＝j+1，重复步骤(2.2)；如果j＝λ，则清空UserList_Temp，令j＝1，MaxDegree＝MaxDegree‑1；如果MaxDegree>0，则重复步骤(2.2)；如果MaxDegree＝0，则CodingList为生成的第s个参与网络编码的丢失数据包的序号集合，记为CodingList(s)＝CodingList；如果反馈矩阵T中存在不为“0”的元素，即sum(T(:))≠0，则令s＝s+1，重复步骤(2.1)和步骤(2.2)，生成第s+1个参与网络编码的数据包序号集合；反之，如果反馈矩阵T中所有元素均为“0”，即sum(T(:))＝0，则最大度网络编码结束；步骤(1.3)中所述的最大度机会重传策略重传的实现步骤如下：步骤(3.1)，计算所有根据最大度网络编码方法生成的S个参与网络编码的数据包序号集合CodingList(s)，s＝{1,2,…,S}中，度最大的一个网络编码集合，即步骤(3.2)，将CodingList(d)中存储的序号所对应的所有原始信息向量进行异或(XOR)运算，即ac是经过网络编码的原始信息，将ac经过信道编码、调制后构成一个网络编码数据包xc；步骤(3.3)，基站将该网络编码数据包xc重新广播给所有接收端。