[发明专利]基于喷泉码的短波通信双向传输方式

摘要

本发明公开了基于喷泉码的短波通信双向传输方式，其为一种短波无线通信数据传输方式，特别是针对无线传输信道不稳定，传输不可靠的情况制定的一种传输方式，属于短波电台无线通信系统、数据编解码等相关技术领域。基于喷泉码的短波通信系统由中控模块、通信协议处理模块和数据链路处理模块组成。其中通信协议处理模块有编解码单元、组帧单元和调速单元组成。利用喷泉码的码率无关性和其大规模数据分发和可靠广播的应用特点结合收方状态回馈进行自适应变速和加减单次发送量能够极大提高发送效率。

主权项

1.基于喷泉码的短波通信双向传输方式，其特征在于：利用喷泉码的码率无关性和其大规模数据分发和可靠广播的应用特点结合收方状态回馈进行自适应变速和加减单次发送量能够极大提高发送效率；所谓喷泉码，是指这种编码的发送端随机编码，由k个原始分组生成任意数量的编码分组，源节点在不知道这些数据包是否被成功接收的情况下，持续发送数据包；而接收端只要收到k(1+ε)个编码分组的任意子集，即收到一个稍微大于原来k值得N，就通过译码以高概率成功地恢复全部原始分组；基于喷泉码的短波通信系统由中控模块、通信协议处理模块和数据链路处理模块组成；其中通信协议处理模块有编解码单元、组帧单元和调速单元组成；双向传输方法具体如下：步骤一：中控模块读入一个文件，将文件进行分块处理，小于一块按照一块来处理；将一块数据发给通信协议处理模块；步骤二：通信协议处理模块将接收到的块数据按照规定大小分包，求出总包数N＝D/S，D为块数据的大小，S为每包的数据量；步骤三：确定首次发送的数据包数，对这些数据包进行冗余的喷泉编码；步骤四：对每包数据加入校验位和包信息，包信息包括发送端ID、接收方ID、块ID、包总数和当前包号组成一帧数据；步骤五：将一帧数据给数据链路处理模块，数据链路处理模块将收到的一帧数据按照窄带电台的数据格式发送给发送端窄带电台，由电台将数据以短波方式发射出去；步骤六：接收端窄带电台收到数据后，通过校验位得到每帧数据是否正确，本次接收完成后统计包正确率和接收信噪比组成勤务信息；步骤七：接收端电台将勤务信息数据包发送给发端窄带电台；步骤八：发端窄带电台收到勤务信息后，对勤务信息解码获得上次发送的包正确率和信噪比，作为参数给通信协议处理模块通信协议处理模块的调速单元；步骤九：调速单元根据上次的包正确率和信噪比计算出下次发送的包数和发送速率；步骤十：重复步骤四到步骤九，直到收端窄带电台收到足够的数据包可以进行喷泉码译码；步骤十一：接收端通信协议处理模块进行喷泉译码，恢复所传数据信息；步骤十二：译码成功则再次发送勤务信息给发端电台，通知发送端本块数据发送完成；步骤十三：发送端解析出块数据发送完成的勤务信息后，中控模块将下一块数据发给通信协议处理模块；重复步骤二到步骤十三，直到所有数据块发送完成；步骤十四：发送端电台收到发送完成的勤务时立即停止发送，如果超时没有收到完成勤务，则发送端电台重复发送三次后自动复原；本传输方式的硬件中，电脑通过串口服务器与窄带电台连接；程序运行在电脑端，通过串口服务器给窄带电台；电脑端的程序结构中，中控模块负责对整个系统的控制，文件读入和文件分块处理，64K为一块，不足一块作为一块处理；文件块格式如下所示：传输块ID；文件ID；文件名长度；文件名；文件大小；文件块序列号；文件块长度；文件数据模块之间用套接字进行通信，通信协议格式如下所示：AA55；数据长度；接收ID；发送ID；传输类型；结构；结构分为数据、指令、状态；数据格式为：数据名称；数据长度；数据；指令格式为：指令名称；指令长度；指令；状态格式为：状态名称；状态长度；状态；通信协议处理模块负责将文件打包组帧，帧结构如下所示：接收方ID；发送方ID；块ID；总包数；当前包号；数据；文件分块后，确定首次发送的包数，然后进行喷泉编码，每帧数据编码前为109字节，编码后113字节编码完成后开始发送，按最低速率发送，首次发送时长为30秒的数据包，等待收端返回的勤务数据信息；接收端首次接收完成后将本次接收的情况进行统计然后发送勤务数据给发送端，勤务数据的结构如下所示，其中参数为接收信噪比：接收方ID；发送方ID；勤务类型；勤务流水号；总包数；收到的包数；参数；发端收到勤务数据后根据接收的包正确率和信噪比确定下次发送的速率和包数，包正确率高于80％升速，低于50％降速，如果速率不变信噪比高于17分贝则发送时长扩大三倍；然后继续发送直到整个文件发送完成为止。