[发明专利]双基站单中继多用户的基于网络编码的数据包重传方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于双基站单中继多用户的基于网络编码的数据包重传方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

网络编码的概念是在2000年提出的，并且，马上就得到了广泛关注。网络编码融合了路由和编码两项技术，使得网络节点既可以对数据进行存储转发，还能进行编码处理，现实已经证明了：使用线性网络编码能够达到网络多播容量。但是，网络编码的好处还远不止这些。尤其是因为无线网络中的链路不可靠性和物理层广播特性，使得网络编码非常适合应用于无线网络。应用网络编码，能够很好地解决传统路由、跨层设计等许多技术无法解决的问题，提高网络性能。

协同中继技术主要包括：放大转发，解码转发和编码协同。其中解码转发又被称为“再生”中继，它是比放大转发更为复杂的一种协同发送信号方式。以下行传输为例，工作于这种模式的中继节点对其接收到的来自于基站的噪声干扰信号进行解码处理，以获得原始信息；然后，再将获得的原始信息重新编码调制，发送给用户端。

在现有的中继网络技术研究中，网络编码和自动请求重传(ARQ)的结合大多集中应用于双向中继、多址接入和多播的各种网络。在这些网络系统下，应用物理网络编码、异或网络编码(XOR)或随机网络编码等，已经验证了可以得到节约发送时隙、减少发送次数、提高传输效率、增大系统吞吐量等效果。在多播网络方面，已有许多研究集中于单跳多播网络和单源单中继多播网络。然而，对于本发明方法涉及的双基站单中继多用户的网络却几乎都未涉及。

参见图1，先介绍本发明方法的应用场景：在图示的蜂窝小区中，用户群MS1(MS11，MS12，MS13)位于基站A的覆盖小区内，用户群MS2(MS21，MS22)位于基站B的覆盖小区内，中继R位于两个基站A和B所覆盖小区的交界处。用户群MS1和MS2都需要接收这两个基站A和B的发送信息，因MS1位于基站A的小区内，可直接接收基站A的发送信息；其位于基站B的小区外，要接收基站B的发送信息，就必须经过中继R的转发。同样地，MS2能直接接收基站B的信息，并通过中继R接收基站A的信息。

再参见图2，介绍对上述应用场景的建模：S₁和S₂分别代表两个基站A和B，R代表中继Relay，和分别代表两个用户群MS1和MS2。每个用户都要正确接收S₁和S₂各自分别发送的M个数据包。因此，整个通信过程分为两个阶段：发送阶段和重传阶段。其中发送阶段应用网络编码的过程如下：

S₁和S₂各自传送的数据包分别为F₁和F₂，且可细化为F₁＝{F₁₁，F₁₂，...，F_1M}和F₂＝{F₂₁，F₂₂，...，F_2M}。S₁向{R，d₁}发送数据包F_1a，同时，S₂向{R，d₂}发送数据包F_2a。

若R能够正确接收F_1a和F_2a，则向{d₁，d₂}发送网络编码包f(F_1a，F_2a)，其中f(g)为网络编码函数，自然数下标a为数据包序号，其最大值是M；若R没有正确接收，则R不作任何操作。然后，循环地执行上述步骤，直到a＝M，则发送阶段结束，进入重传阶段。

重传阶段的现有技术有两种：自动请求重传方案(简称为ARQ方案)和应用异或网络编码的自动请求重传方案(简称为XOR-ARQ方案)。这两种方案都是基于单跳网络系统，执行多次相同的重传方案。

先介绍单跳模型下的重传方案。参见图3所示的单跳多播系统，基站S向用户{d₁，d₂，...，d_n}发送数据包，每个用户接收的数据包服从贝努利试验，即每个数据包在用户端的接收状态相互独立，每个数据包在用户端以设定概率出错而被丢弃，即每个用户d₁，d₂，...，d_n对应的数据包的丢弃概率分别为p₁，p₂，...，p_n。