[发明专利]一种提升无线网络编码增益的速率控制方法

说明书

本发明公开了一种提升无线网络编码增益的速率控制方法，能够针对机会网络编码在LTE网络中面对不同用户、不同信道质量时，提供速率控制，弥补了已有研究中对机会网络编码速率控制机制研究的不足；且其基于编码包传输效率的码选择策略，可以在编码包传输效率最大化的条件下，增加网络编码的编码机会，提高编码包的平均编码度，有效提升了机会网络编码的延时、吞吐率等性能增益。

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是一种提升无线网络编码增益的速率控制方法。

背景技术

网络编码技术已被证实，可以有效提高无线网络性能，包括吞吐率、投递延迟、能量效率等性能指标，并已应用于LTE蜂窝网络，比如联合网络编码和中继选择的协作传输等。然而，在无线应用环境下，由于面临复杂多变的通信环境以及信道状况的频繁变化所导致的信道质量下降、传输分组的突发丢包，对网络传输性能造成了极大影响。针对这些无线网络环境下的高丢包率情形，应用现有的网络编码架构难以有效发挥预期的性能增益。

为了确保编码包的可靠投递，在具有多速率控制功能的无线网络中，现有的网络编码架构一般默认编码节点采用最低的传输速率来换取更高的投递率来投递编码包。若主接收节点收到该编码包，则默认从接收节点也收到了该编码包。这种方式一方面限制了多速率的应用，不能更好的利用无线网络带宽资源。另一方面，这种做法在实际网络场景下，既不能完全保证编码包的可靠投递，也引入了一些其他的问题，比如更低的传输速率会导致更长的传输时间，从而大大增加了数据包发生碰撞的机会，降低了网络数据包的投递率和整体网络吞吐率。同时，对于编码节点来说，如何处理具有不同信道质量的、编码包的多个接收节点所带来的广播瓶颈问题十分迫切。因此，如何在编码包的可靠投递和编码增益上做出更好的折中是一个重要的研究方面。

现有网络编码结合速率控制机制的相关研究中，主要讨论网络编码和MAC机制联合设计以优化网络吞吐率性能，对网络编码算法与速率控制的统一设计鲜有研究。随着毫米波技术在LTE蜂窝网络中的应用，相比于传统的低于6GHz频段，毫米波频段的通信其传输丢包率高得多，需要确保可靠、低丢包率和稳定的数据率。通过将网络编码算法与速率控制实现统一设计，可以取得更高的网络吞吐率、可靠性和更低的系统投递延时。因此，研究一种基于网络编码的速率控制方法显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对机会网络编码在LTE网络中面对不同用户、不同信道质量时，提供一种速率控制方法，以提高编码包的投递效率，进而提高网络编码对系统整体性能的改善。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提升无线网络编码增益的速率控制方法，其特征在于它包括以下步骤：

步骤S1、对于传输一个编码度为n的编码包，定义传输时速率控制过程中的状态为该编码包接收节点集合Gⁿ的一个子集，该子集中的每一个节点均没有收到该编码包，用一个n比特的矢量(b₁，b₂，...，b_i，...，b_n)来表示这个子集，其中，b_i∈{0，1}，当b_i＝1时，表示接收节点集合Gⁿ中的第i个接收节点还没有收到这个编码包，而当b_i＝0时，则表示接收节点集合Gⁿ中的第i个接收节点收到这个编码包，对于一个编码度为n的编码包来说，其有n个接收节点，所以有|S|＝2ⁿ种可能的状态。

步骤S2、当一个编码节点要发送一个编码包的时候，它可以从决策集合A＝{r₁，r₂，...，r_K，r₁≤r₂…≤r_K}中选择一个传输速率，该集合所包含的传输速率的数目即为可以选择的决策的种类数。