[发明专利]一种基于喷泉码的协作多播方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种多播方法。

背景技术

在多播场景中，多个用户在同一频段获取相同的业务数据，由于每个用户的信道条件不同，多播速率往往受限于信道条件最差用户。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的多播系统受限于链路最差用户的问题；提出一种基于喷泉码的协作多播方法，该方法在保证所有用户可靠接收多播数据的前提下，通过协作的方式进一步提高多播系统的容量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于喷泉码的协作多播方法，应用于蜂窝小区，在小区中包含一个基站和若干点播相同多播业务的用户，多播业务使用同一频段，基站使用喷泉码对多播业务数据进行编码；具体包括以下步骤：

1)基站把经过使用喷泉码编码后数据包，源源不断地调制在载波上对外发送，不同信道条件的用户在同一频段上接收信号，基站在收到所有用户完成数据接收的反馈后，结束该轮数据的发送；

2)用户在正确译码完成数据接收后，给基站反馈告知其已收到，然后开始侦听其他用户的求助信号；当该已正确译码的用户收到求助信号时，开始以译码转发的方式协作，对外发送和基站相同的喷泉码符号；当协作用户收到所有其协作的用户正确译码完成数据接收的反馈时，则结束协作。

本发明进一步的改进在于：所述基于喷泉码的协作多播方法还包括以下步骤：

3)用户在未完成数据接收时，侦听其余用户完成数据接收的反馈，根据反馈信号的信号强度决定是否发送求助信号。

本发明进一步的改进在于：步骤1)的具体方法如下：

1-1)基站首先使用喷泉码编码方法对多播业务数据包进行编码，然后调制到载波上发送，直到收到所有用户完成数据接收的反馈，才结束编码和发送过程；

1-2)在接收端，用户从接收到的喷泉码符号中累积互信息，若定义i，j两点之间的瞬时信噪比为γ_i，j，则该链路的信道容量为

c_i，j＝Blog₂(1+γ_i，j)；

每个符号累积的互信息表示为I_s，每个符号周期为T_s，则

I_s＝T_sBlog₂(1+γ_i，j)；

用户接收喷泉码符号后，开始周期性间隔尝试译码；当累积的互信息小于待传输的数据的熵时，译码失败，则用户继续接收喷泉码符号累积互信息，再一次译码尝试开始，如此循环；当累积的互信息大于待传输的数据的熵时，则可以正确译码，用户完成数据接收并反馈一个ACK信号，告知基站其已正确完成接收。

本发明进一步的改进在于：所述步骤2)的具体步骤如下：

2-1)部分信道条件较好的用户，相同时间内累积的互信息较多，当这部分用户通过循环冗余校验码确定自己译出的数据是正确时，即可在一个反馈信道上广播一个ACK信号，告知基站和其他用户其已经正确接收数据，该ACK信号将包含用户自身的ID；

2-2)发送完反馈信号后，用户开始侦听其余用户的求助信号；若完成数据接收的用户收到一个或多个用户的求助信号，则该用户首先记录求助用户的ID，然后开始使用译码转发的方式为其他未完成数据接收的用户协作；未完成数据接收的用户同时收到协作用户和基站发送的符号，会获得一定的接收信噪比增益，加快其正确译码的速度；

2-3)当协作用户收到所有其协作的用户反馈的ACK信号后，停止转发数据，退出协作。

本发明进一步的改进在于：所述步骤3)的具体步骤如下：

3-1)部分信道条件较差用户等待协作用户侦听其余用户完成接收数据的反馈，并测量出收到的反馈信号的信噪比；若反馈信号信噪比小于预先设定的信噪比门限值，表明完成数据接收的用户和该用户之间的链路条件并不够好，不适合接受其协作；若反馈信号信噪比大于预先设定的门限值，则表明已完成数据接收的用户和该用户之间的链路条件较好，适合接受其协作；该用户开始对外发送求助信号，内容包括自身的ID和协作用户的ID；上面提到的信噪比门限值可以用公式SNR_th＝2^R-1确定，R为多播业务的速率要求；

3-2)当用户在基站和其余用户协作下完成数据的接收后，反馈一个ACK信号，告知基站和协作用户其已收到数据；接下来，该用户开始按照步骤2)决定是否为其余用户协作。