基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法

摘要

本发明公开了一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法。本发明方法中，中继节点按照其正确接收信息信源节点的数目进行分级，正确接收信息信源节点数较多的中继节点具有较高的优先级，具有较高优先级的中继节点可以优先被选择用来判别是否可以根据从信源节点和其他中继节点所获得的信息来判别可否进行有效网络译码，如可以，则该中继节点处于激活状态，并将网络译码后的数据包进行随机网络编码后进行转发；否则，该中继节点处于空闲状态。本发明方法能够降低接收节点端的中断概率。

主权项

1.一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法，所述无线协作中继网络包括至少一对信源节点-接收节点和至少一个中继节点，其特征在于： 该网络的数据发送分为两阶段，第一阶段由所有信源节点轮流发送数据包，第二阶段由处于激活状态的中继节点轮流发送数据包；其中第二阶段包括如下步骤： 步骤A、所有中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，并按照正确接收信源节点数目的多少对中继节点进行分级：正确接收信源节点数较多的中继节点具有较高的优先级，正确接收信源节点数目相同的中继节点具有相同的优先级； 步骤B、依照优先级从高到低的次序，各中继节点依次执行如下操作：根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，如是，则该中继节点处于激活状态，并进行网络译码，将网络译码后的数据包进行随机网络编码，然后将网络编码后的数据包发送至其它中继节点和接收节点；如否，则该中继节点处于空闲状态； 各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，如是，则进行网络译码恢复出信源节点所发送的数据包；如否，则中断发生； 所述中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，具体按照如下方法： 用表示物理层信源节点S_i，i∈{1，…,N}所发送的信号，表示中继节点R_j，j∈{1，…,M}所对应接收的信号，其中，N表示网络中信源节点-接收节点对的个数，M表示网络中中继节点的个数，R₀为所给定的数据传输速率，则如果S_i与R_j间的互信息量大于或等于R₀，则R_j能正确接收S_i所发送的信号；所述中继节点根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，具体按照以下方法： 假定在网络层每个数据包包含L个信息比特，第i个信源节点所发送的数据包为b_i＝[b_i，1，b_i，2，…,b_i,L]＝[b_i，1，…b_i，k，b_i，k+1，…,b_i，2k,…,b_i，L-k+1,…,b_i,L]，将[b_i,jk+1,…，b_i，(j+1)k],j∈{0，…,J-1}映 射成有限域中符号其中q=2^k，J=L/k，则可将b_i表示成c_i=[c_i，1,c_i，2,…,c_i，J]；假如中继节点R_m处于激活状态，则R_m进行随机网络编码后的数据包可被表示成其中为随机网络编码系数，在有限域中进行独立均匀的随机选取；假如网络中所有M个中继节点都处于激活状态，则网络中所有N个信源节点和M个中继节点所发送的数据包可被表示成其中i∈{1，…,N}为单位矩阵I_N×N的第i行，j∈{1，…,M}为中继节点R_j所对应的随机网络编码系数；对于中继节点R_i，i∈{1，…,M}而言，假定信源节点S_j，j∈{1，…,N}所发送的信号不能被中继节点R_i所正确接收，即有则将从矩阵F中删除；假定处于激活状态的中继节点R_k，k∈{1，…,M},k≠i所发送的信息不能被中继节点R_i所正确接收，即有则将从矩阵F中删除，由此可得到行删除后的矩阵为中继节点R_i所对应的网络编码转换矩阵；如果矩阵的秩小于N，即则中继节点R_i不能根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息来进行有效的网络译码；如果则中继节点R_i能进行有效网络译码；所述各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，具体按照以下方法： 取矩阵i∈{1，…,N}为单位矩阵I_N×N的第i行，j∈{1，…,M}为中继节点R_j所对应的随机网络编码系数，在所述两阶段数据包发送完成后，对于接收节点D_i，i∈{1，…,N}而言，假定信源节点S_j，j∈{1，…,N}所发送的信号不能被D_i所正确接收，即有则将从矩阵F中删除；假定处于激活状态的中继节点R_k，k∈{1，…,M}所发送的信息不能被D_i所正确接收，即有则将从矩阵F中删除，其中，N表示网络中信源节点-接收节点 对的个数，M表示网络中中继节点的个数，由此可得到行删除后的矩阵为接收节点D_i所对应的网络编码转换矩阵，如果矩阵的秩小于N，即则接收节点D_i不能根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码；如果矩阵的秩等于N，则接收节点D_i能够根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码。