[发明专利]基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法

权利要求书

1.一种基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法，其特征在于，生成并发送编码数据包，进行系统型随机线性网络编码，对出错编码数据包进行续航；该方法的步骤包括如下：

(1)对待发送的数据包进行分组：

将所有待发送的数据包均匀分组，对最后不够分组的数据包用全零包补齐，每个数据包以矩阵形式存储；

(2)生成编码数据包：

(2a)选取一组待发送的数据包矩阵；

(2b)生成一个M行L列的全零矩阵，将全零矩阵的前P行设置为单位阵，剩余行的元素值在有限域中随机选取，得到编码系数矩阵，其中，M＝N，L＝k，M＞L，P＝L，N表示由计算得到的编码后数据包的总数，表示向上取整操作，k表示每组中数据包的总数，ε表示在[0,0.9]范围内选取的无线网络中相邻节点间无线信道的擦除概率；

(2c)用编码系数矩阵左乘所选组待发送的数据包矩阵，得到编码包矩阵，将编码系数矩阵与编码包矩阵按列进行拼接，将得到的编码数据包添加到发送端的发送队列中；

(2d)判断是否选完所有的待发送的数据包矩阵，若是，则执行步骤(3)，否则，执行步骤(2a)；

(3)发送端依次发送队列中的一个编码数据包发送到无线信道；

(4)中继节点通过循环冗余校验方法判断接收到的编码数据包是否正确，若是，则执行步骤(5)，否则，执行步骤(6)；

(5)转发编码数据包：

中继节点将正确的编码数据包添加到自己的接收缓存队列后向下一节点转发正确的编码数据包；

(6)对出错编码数据包进行续航：

(6a)中继节点从自己的接收缓存队列中提取与出错编码数据包的组号相同的所有编码数据包；

(6b)将所有提取的编码数据包进行随机线性混合，得到混合后的编码数据包；

(6c)中继节点用混合后的编码数据包替换出错的编码数据包，将混合后的编码数据包添加到自己的接收缓存队列中，向下一节点转发混合后的编码数据包；

(7)提取编码数据包：

接收端收到编码数据包后，从自己的接收缓存队列中提取与所接收到的编码数据包组号相同的所有编码数据包；

(8)接收端判断所提取的编码数据包的总数是否小于编码后的数据包的总数N，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(10)；

(9)更新接收缓存队列：

接收端将收到的编码数据包添加到自己的接收缓存队列，执行步骤(3)；

(10)计算接收端所提取的编码数据包中系数矩阵的秩r，比较r与k的大小，若r＝k，则执行步骤(11)，否则，执行步骤(12)，其中，r的取值范围是[0,k]；

(11)译码：

接收端用高斯消元法对所提取的编码数据包译码，完成该组编码数据包传输，执行步骤(15)；

(12)发送反馈信息：

按照DOF＝k-r，计算接收端所提取的编码数据包译码的自由度DOF，其中，DOF取值范围为[0,k-1]；接收端向发送端反馈所提取的编码数据包的组号和自由度；

(13)发送端判断接收的编码数据包组号的重传次数是否小于最大重传次数，若是，则执行步骤(14)，否则，此组数据包传输完成，执行步骤(15)；

所述的最大重传次数是指满足以下条件中的任意一种情形：

条件一，发送端发送一组数据包到接收端，将接收端能够以接近1的概率译码时的重传次数作为最大重传次数；

条件二，当无线信道的擦除概率比较大时，为了防止产生巨大的传输时延，在[0,4]取值范围随机选取的一个整数作为最大重传次数；

(14)生成重传编码数据包：

(14a)发送端从反馈信息中提取编码数据包组号和自由度DOF；

(14b)发送端在有限域上随机生成D行C列的编码系数矩阵，用编码系数矩阵左乘组号与发送端所提取的组号相同的数据包矩阵得到D个编码包矩阵，将编码系数矩阵与编码包矩阵按列进行拼接，得到拼接后的编码数据包，其中，D＝DOF，C＝k；

(14c)将拼接后的编码数据包插入到发送端的发送队列，将该编码数据包组号的重传次数加1后执行步骤(3)；

(15)判断是否传输完所有组的数据包，若是，则执行步骤(16)，否则执行步骤(3)；

(16)结束传输过程。

2.根据权利要求1所述的基于网络编码续航的多跳无线网络传输方法，其特征在于，步骤(2b)、步骤(14b)所述有限域大小为从GF(2)、GF(2³)、GF(2⁶)、GF(2⁸)中随机选取的任意一个值。