[发明专利]面向有限缓冲区中继链路的编码传输方法及编码通信系统

说明书

本发明公开了一种面向有限缓冲区中继链路的编码传输方法及编码通信系统，方法包括：在源节点对原数据分组划分子集，利用随机数生成器确定子集的原数据分组，对每个子集的原数据分组进行b次编码传输至中继节点，b为正整数，代表子集传输大小；在中继节点处对缓存的属于同一子集的编码分组重新编码并传输至目的节点；在目的节点利用同一个随机数生成器，确定每个子集的各个原数据分组的索引值，并利用子集重叠感知解码器恢复出所有原数据分组。本发明中继节点的缓存空间可以是有限的，缓存空间的大小的要求可以降低到子集传输大小；编码传输开销更小；译码复杂度小。

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种面向有限缓冲区中继链路的编码传输方法及编码通信系统。

背景技术

中继协作传输在许多无线通信场景都有所应用。中继可用于拓展无线通信的覆盖范围，在诸如卫星通信、超密集蜂窝网络等系统中扮演着重要的角色。在传输过程中，由于信道不理想，部分数据分组可能丢失，影响通信质量。如果在中继节点处利用其收到的分组再进行编码，特别是利用随机线性网络编码(RLNC)可以减少传输时间，同时不需要评估节点间链路质量和大量的反馈。然而，在实际场景中，中继节点的缓存空间是有限的，使得RLNC性能受损，且由于RLNC需要传输较大比重的编码系数，可能严重影响通信性能。与此同时，在中继节点进行RLNC编码对于中继的计算和发射功率要求较高。

为了提高通信质量，可在有限缓存的中继节点处，利用稀疏特性使每个编码分组由原数据分组的一小部分线性组合，使得每个编码分组携带的编码矢量的数量也很小，减少了编码系数传输开销。对于不同的稀疏编码方案，已经有了大量的研究。与RLNC相比，尽管喷泉码是稀疏的，而且解码效率更高，但需要对中间节点进行完全解码，然后进行重新编码。因此，喷泉码具有较高的内存要求和较长的延迟。另一种思路是将原数据分组进行子集划分，并允许子集与子集之间有部分重叠。在传输过程中，随机选择一个子集，并传输属于这个子集的编码分组，在中继节点处缓存属于不同的子集的编码分组，中继节点再次编码，然而这种方案需要缓存不同子集的编码分组，需要缓存空间足够大。BATS码是另外一种稀疏编码方案。它也是把原数据分组分块，只是把原数据分组分成不同的顺序子集，每个子集中的数据分组的数量根据度分布选择。然后使用RLNC对每个子集中的数据分组编码，产生固定数量的编码分组。该数量值称为子集的尺寸，中继节点再次对缓存的数据分组编码，直到发出相同尺寸的子集。此时中继节点把子集从缓存区移除，对下一个子集进行再次编码。此方案有效解决了缓存区有限的弊端，但是度分布的设计是十分困难的，它依赖端到端转移矩阵秩的分布，秩的分布随着传输的进程中可能变化，度的分布也要随时更新。

因此，在中继节点缓存空间是有限时，如何充分利用子集式编码的稀疏性减少译码复杂度和译码延迟及开销是当务之急。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种面向有限缓冲区中继链路的编码传输方法及编码通信系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种面向有限缓冲区中继链路的编码传输方法，包括：

在源节点对原数据分组划分子集，利用随机数生成器确定子集的原数据分组，对每个子集的原数据分组进行b次编码传输至中继节点，b为正整数，代表子集传输大小；

在中继节点处对缓存的属于同一子集的编码分组重新编码并传输至目的节点；

在目的节点利用同一个随机数生成器，确定每个子集的各个原数据分组的索引值，并利用子集重叠感知解码器恢复出所有原数据分组。

在本发明所述的面向有限缓冲区中继链路的编码传输方法中，所述的在源节点对原数据分组划分子集，利用随机数生成器确定子集的原数据分组具体包括：在源节点利用随机数生成器随机生成多组随机数，每一组随机数由d个数字组成，针对每一组随机数，从所有的M个原数据分组中划分索引号与该一组随机数相同的d个原数据分组作为一个子集，M、d均为正整数，且d＜M。