[发明专利]无线中继网络中基于网络编码的多媒体数据传输方法

摘要

本发明公开了一种无线中继网络中基于网络编码的多媒体数据传输方法，提出方法ABRC中引入了自适应网络编码，使得用户接收状态矩阵在没有满秩的情况下就解码出部分数据包，而且每次发送都采用竞争方案，选择最优的发送者和最优类型的编码包进行发送，这在克服了网络编码的时延的同时，也显著的提高了网络吞吐量。

主权项

1.无线中继网络中基于网络编码的多媒体数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在第一个时隙里，基站发送第一个数据包a₁，所有的用户包括中继都接收基站发送的数据；步骤二，在第二个时隙至整个传输时期末，由基站和中继竞争进行数据包的发送，所有的用户在每个时隙末，都对其自己的接收状况进行一次反馈，报告给基站和中继其是否成功的接收到了该时隙内数据包；步骤三，基站和中继分别根据网络中所有用户的接收状态，预测下一次发送的最佳类型的编码数据包，并根据网络和用户的状态各自预测发送此最佳类型数据包所达到的网络吞吐量的增益；步骤四，基站和中继就此增益进行比较，最后优胜者获得下一个时隙的发送权，在下一个时隙发送该优胜者的最佳类型的编码数据包；基站能够自适应的对原始数据包进行编码，所以基站在每个时隙内可以发送所有类型的编码数据包，即其编码数据包为其中α_i＝[α_i1,α_i2...α_iL]是随机编码向量，如果i＜j≤L时α_ij＝0且j＝1,2,...,L，在此，定义一个增益函数R(S_i)，它代表了在当前网络矩阵状态为S_i的情况下，所有的用户解码出的所有的有用的原始数据包的个数，即网络的总增益，S_i是第i个时隙末，网络的状态矩阵，R(S_i+1|S_i,c_i+1)表示的是在第i+1个时隙内发送编码数据包c_i+1后网络状态从S_i变到S_i+1后整个网络的增益，在此定义：其中的C_B＝(c₁,c₂,...,c_L)代表所有的编码包种类的集合，是在第i个时隙里，基站要发送的最优类型的编码数据包；当然中继在接收的基站发送的编码数据包时也是会丢失掉一些数据包的，我们在此设定C_R＝(c_α,c_β,...,c_γ)是中继所能够产生的所有类型的编码数据包，比如当中继能够解码出原始数据包a₁,a₂,a₃的时候，它就可以产生G₁，G₂，G₃这三种类型的编码包，定义：通过上式我们可以得到它是中继在第i+1个时隙内选择发送的最优类型的编码包；定义R_B是基站通过发送使得整个网络达到的最大增益；R_R是中继通过发送能使得网络达到的最大的增益，由此可得：如果R_B＞R_R，基站将会发送给所有的接收用户，如果R_B＜R_R则由中继发送给所有的用户；在整个传输过程中，除第一个时隙由基站发送G₁类型的编码包外，基站和中继以及不同编码方式的这两种竞争将一直存在直到超过T个时隙过后或者是所有的用户都已经成功解码出所有的原始数据包，然后在整个过程结束后，将进行计算这段时间内整个网络的平均单位吞吐率，设定用户i的状态向量为s_i＝[s_i1,s_i2,...,s_iL]，则以此来计算用户i所能解码出的原始数据包的个数η_i，然后，以此算法依次计算出所有接收用户的η值，则式(5)计算出整个网络的单位时间内平均吞吐量：其中K为总用户数，T为整个传输时期的总时隙数，η_k为用户k最终解码出的原始数据包的个数。