專利名稱：無線數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種無線數(shù)據(jù)傳輸方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)編碼是一種新興的編碼傳輸技術(shù)，通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對數(shù)據(jù)包進行組合、編碼等一系列的處理，并在目的節(jié)點進行相應(yīng)的解碼運算，可以恢復(fù)出發(fā)送端的發(fā)送信息，從而可以有效節(jié)省無線通信的傳輸時隙，提高頻譜效率，提升網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐掏铝俊C會網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)是面向網(wǎng)絡(luò)實際環(huán)境的實用化網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，通過在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點增加隊列管理機制，節(jié)點可根據(jù)自身隊列的容量或者數(shù)據(jù)排隊延時等指標，選擇是否使用網(wǎng)絡(luò)編碼，從而避免了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)中可能存在的較大的等待延時和傳輸隊列不穩(wěn)定等問題。由于無線通信易受信道衰落、噪聲等影響，無線通信質(zhì)量常常很不穩(wěn)定，加之網(wǎng)絡(luò)編碼對傳輸差錯相對比較敏感，如何提高網(wǎng)絡(luò)編碼在無線衰落環(huán)境下的傳輸質(zhì)量已是無線網(wǎng)絡(luò)編碼走向?qū)嵱没仨氁鉀Q的問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對上述缺陷，如何提出一種無線數(shù)據(jù)傳輸方法，以提高無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和平均延時性能。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無線數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括以下步驟S101，多個發(fā)送節(jié)點以廣播形式依次向中繼節(jié)點和各接收節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包；S102，判斷中繼節(jié)點是否接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且所有接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，根據(jù)本步驟的判斷結(jié)果傳輸數(shù)據(jù)。其中，所述步驟SlOl進一步包括S1011，判斷當前發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)包是否被中繼節(jié)點成功接收；若否，則轉(zhuǎn)入步驟 S1012 ；若是，則轉(zhuǎn)入步驟S1013 ；S1012，該發(fā)送節(jié)點在隨后的時隙中重傳當前數(shù)據(jù)包，直到中繼節(jié)點成功接收該數(shù)據(jù)包或者重傳的時隙個數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止，然后轉(zhuǎn)入步驟S1013 ；S1013，進行下一個發(fā)送節(jié)點的傳輸過程。其中，在每一次重傳中，若空閑的節(jié)點接收到源發(fā)送節(jié)點重傳的數(shù)據(jù)包，則所述空閑的節(jié)點與源發(fā)送節(jié)點利用分布時空編碼協(xié)作共同向中繼節(jié)點發(fā)送該數(shù)據(jù)包。其中，若中繼節(jié)點接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，則所述步驟S102進一步包括中繼節(jié)點將該輪傳輸中接收到的所有數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，并利用自動重傳技術(shù)傳輸網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，直到相應(yīng)的接收節(jié)點都接收到所述網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，或者重傳的次數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止。其中，若中繼節(jié)點沒有接收到一個或多個發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，或者一個或多個接收節(jié)點沒有接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，則所述步驟S102進一步包括中繼節(jié)點利用自動重傳技術(shù)依次轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的每一個數(shù)據(jù)包，直到每一個數(shù)據(jù)包對應(yīng)的接收節(jié)點成功接收到該數(shù)據(jù)包，或者重傳的時隙個數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，通過判斷中繼節(jié)點是否接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且所有接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包， 從而決定是進行網(wǎng)絡(luò)編碼還是自動重傳數(shù)據(jù)包，并且，針對發(fā)送節(jié)點向中繼節(jié)點廣播數(shù)據(jù)包的過程，在重傳過程中利用空閑節(jié)點共同采用分步時空編碼協(xié)作技術(shù)，可以有效的提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低平均包傳輸延時。


圖1是本發(fā)明無線數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖；圖2是本發(fā)明一實施例的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖；圖3是本發(fā)明提供的傳輸方案與傳統(tǒng)傳輸方案的網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能比較圖；圖4是本發(fā)明提供的傳輸方案與傳統(tǒng)傳輸方案的平均包延時性能比較圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不是限制本發(fā)明的范圍。多節(jié)點協(xié)作通信技術(shù)是一種對抗無線傳輸中信道衰落的有效技術(shù)。其基本思想是在多用戶環(huán)境中，具有單根天線的用戶可以與其他用戶組成一個分布式的虛擬的多天線系統(tǒng)，通過分布時空處理或時空編碼幫助其發(fā)送信息，從而在無線傳輸中獲得空間分集增益以對抗信道衰落，提升傳輸效率和傳輸可靠性。本發(fā)明是針對多對發(fā)送、接收節(jié)點利用一個中繼節(jié)點進行通信場景下的基于時空協(xié)作通信的機會網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方法。在多個發(fā)送節(jié)點依次向中繼節(jié)點廣播自己的信息的過程中，利用自動重傳技術(shù)和多節(jié)點時空處理/時空編碼的協(xié)作模式，以提升中繼接收發(fā)送節(jié)點傳輸信息的質(zhì)量，之后中繼節(jié)點根據(jù)接收信息的情況實施機會網(wǎng)絡(luò)編碼并進行信息轉(zhuǎn)發(fā)，即根據(jù)正確接收發(fā)送節(jié)點信息的情況，選擇是否對信息采用網(wǎng)絡(luò)編碼，并將信息轉(zhuǎn)發(fā)至接收節(jié)點。如圖1所示，為發(fā)明實施例所述的無線數(shù)據(jù)傳輸方法的流程圖，該方法包括以下步驟S101，在一次傳輸中，多個發(fā)送節(jié)點以廣播形式依次向中繼節(jié)點和各接收節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包；在步驟SlOl中，考慮k對發(fā)送接收節(jié)點對和一個中繼節(jié)點的通信場景，則每一輪的傳輸包含k+1個傳輸階段，每個階段對應(yīng)于每個發(fā)送節(jié)點，系統(tǒng)都會預(yù)先設(shè)置一個重傳次數(shù)的閾值。在第i個(1 < i < k)階段，第i個發(fā)送節(jié)點依次以廣播形式向?qū)?yīng)的接收節(jié)點發(fā)送需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。由于廣播特性，中繼節(jié)點也會接收該數(shù)據(jù)包。所述步驟SlOl進一步包括S1011，判斷當前發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)包是否被中繼節(jié)點成功接收；若否，則轉(zhuǎn)入步驟S1012 ；若是，則轉(zhuǎn)入步驟S1013 ；S1012,該發(fā)送節(jié)點在隨后的時隙中重傳當前數(shù)據(jù)包，直到中繼節(jié)點成功接收該數(shù)據(jù)包或者重傳的時隙個數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止，然后轉(zhuǎn)入步驟S1013;S1013，進行下一個發(fā)送節(jié)點的傳輸過程。S102，判斷中繼節(jié)點是否接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且所有接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，根據(jù)本步驟的判斷結(jié)果傳輸數(shù)據(jù)?？紤]k對發(fā)送接收節(jié)點對和一個中繼節(jié)點的通信場景，中繼節(jié)點根據(jù)前k個階段的情況，動態(tài)的選擇自己的傳輸策略。若中繼節(jié)點接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，則所述步驟S102進一步包括中繼節(jié)點將該輪傳輸中接收到的所有數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，并利用自動重傳技術(shù)傳輸網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，直到相應(yīng)的接收節(jié)點都接收到所述網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，或者重傳的次數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止；中繼節(jié)點收到了來自k個發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)包，并且k個接收節(jié)點收到了來自對方相應(yīng)的發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)包。在這種條件下，中繼節(jié)點將收到的k個數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，之后利用自動重傳技術(shù)廣播該數(shù)據(jù)包，直到相應(yīng)的k個接收節(jié)點都收到該數(shù)據(jù)包。若中繼節(jié)點沒有接收到一個或多個發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，或者一個或多個接收節(jié)點沒有接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，則所述步驟S102進一步包括: 中繼節(jié)點利用自動重傳技術(shù)依次轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的每一個數(shù)據(jù)包，直到每一個數(shù)據(jù)包對應(yīng)的接收節(jié)點成功接收到該數(shù)據(jù)包，或者重傳的時隙個數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止。針對上述技術(shù)方案，以兩對發(fā)送、接收節(jié)點利用一個中繼節(jié)點通信的場景為例，如圖2所示的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，兩對發(fā)送、接收節(jié)點分別為(SijD1)和(S2，D2)，中繼節(jié)點為R。基于分布式時空處理的無線數(shù)據(jù)傳輸方法的傳輸過程分為若干輪進行。假設(shè)在某一輪傳輸中， S1想要發(fā)送給D1的數(shù)據(jù)包為a，S2想要發(fā)送給&的數(shù)據(jù)包為b。這一輪的傳輸過程可分為三個階段進行。若三個階段中，系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的重傳時隙個數(shù)的上限值(即前文所述的閾值)分別為N1, N2和N3。三個階段的傳輸過程具體如下階段1 在階段1的第一個時隙，SJf數(shù)據(jù)包a廣播出去。如果R未成功接收到a， 則S1利用之后的時隙重傳a，直到R正確收到a或者重傳時隙個數(shù)大于K。在重傳的某個時隙中，如果D2正確收到a，則在之后的重傳時隙中，S1和D2利用現(xiàn)有技術(shù)中的分布時空編碼協(xié)作，共同向R發(fā)送數(shù)據(jù)包a，直到R正確收到a或者整個重傳時隙個數(shù)大于K。階段2 在階段2的第一個時隙，S2將數(shù)據(jù)包b廣播出去。如果R未成功接收到b， 則&利用之后的時隙重傳b，直到R正確收到b或者重傳時隙個數(shù)大于N2。在重傳的某個時隙中，如果D1正確收到b，則在之后的重傳時隙中，&和D1利用分布的時空編碼協(xié)作，共同向R發(fā)送數(shù)據(jù)包b，直到R正確收到b或者整個重傳時隙個數(shù)大于N2。階段3 如果在前兩個階段中R已正確接收收到數(shù)據(jù)包a和b，D1收到b，且D2收到 a,則進入策略1，否則進入策略2。策略1 在第一個時隙，R廣播a和b經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼之后生成的新數(shù)據(jù)包c。如果D1和D2當中至少有一個節(jié)點沒有收到c，則R在之后的時隙中重傳c，直到D1和D2全部都收到c或者重傳時隙個數(shù)大于N3。策略2 如果R沒有收到任何數(shù)據(jù)包，R不做任何行為。否則R將依次轉(zhuǎn)發(fā)在前兩個階段中收到的數(shù)據(jù)包至相應(yīng)的接收節(jié)點。不妨以數(shù)據(jù)包a為例，其轉(zhuǎn)發(fā)過程如下。在第一個時隙，R廣播數(shù)據(jù)包a。如果D1沒有成功收到a，則R利用之后的時隙重傳a，直到D1正確收到a或者重傳時隙個數(shù)大于N3次。我們將實施例中的方案進行蒙特卡洛仿真，并與傳統(tǒng)的四時隙傳輸方案和機會網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方案針對網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能和平均包延時性能進行了對比。由圖3和圖4結(jié)果可見，本發(fā)明所提基于分布時空處理的新型協(xié)作機會網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方案，可以有效的提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低平均包傳輸延時。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，該方法包括以下步驟S101，多個發(fā)送節(jié)點以廣播形式依次向中繼節(jié)點和各接收節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包；S102，判斷中繼節(jié)點是否接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且所有接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，根據(jù)本步驟的判斷結(jié)果傳輸數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述步驟SlOl進一步包括S1011，判斷當前發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)包是否被中繼節(jié)點成功接收；若否，則轉(zhuǎn)入步驟 S1012 ；若是，則轉(zhuǎn)入步驟S1013 ；S1012，該發(fā)送節(jié)點在隨后的時隙中重傳當前數(shù)據(jù)包，直到中繼節(jié)點成功接收該數(shù)據(jù)包或者重傳的時隙個數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止，然后轉(zhuǎn)入步驟S1013 ；S1013，進行下一個發(fā)送節(jié)點的傳輸過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，在每一次重傳中，若空閑的節(jié)點接收到源發(fā)送節(jié)點重傳的數(shù)據(jù)包，則所述空閑的節(jié)點與源發(fā)送節(jié)點利用分布時空編碼協(xié)作共同向中繼節(jié)點發(fā)送該數(shù)據(jù)包。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，若中繼節(jié)點接收到所有發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包并且接收節(jié)點接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，則所述步驟S102進一步包括中繼節(jié)點將該輪傳輸中接收到的所有數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，并利用自動重傳技術(shù)傳輸網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，直到相應(yīng)的接收節(jié)點都接收到所述網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，或者重傳的次數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，若中繼節(jié)點沒有接收到一個或多個發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包，或者一個或多個接收節(jié)點沒有接收到除了來自相應(yīng)發(fā)送節(jié)點之外的其它數(shù)據(jù)包，則所述步驟S102進一步包括中繼節(jié)點利用自動重傳技術(shù)依次轉(zhuǎn)發(fā)其接收到的每一個數(shù)據(jù)包，直到每一個數(shù)據(jù)包對應(yīng)的接收節(jié)點成功接收到該數(shù)據(jù)包，或者重傳的時隙個數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值時為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，為一種無線數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法包括多個發(fā)送節(jié)點以廣播形式依次向中繼節(jié)點和各接收節(jié)點傳輸一個數(shù)據(jù)包；判斷每個發(fā)送節(jié)點的數(shù)據(jù)包是否被中繼節(jié)點成功接收從而決定是否利用截斷自動重傳技術(shù)和分布時空編碼協(xié)作技術(shù)重傳當前數(shù)據(jù)包；中繼節(jié)點根據(jù)自身及接收節(jié)點的接收情況選擇在將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給接收結(jié)點時是否利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)。本發(fā)明通過協(xié)作通信技術(shù)和機會網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的有效結(jié)合提高了無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和平均延時性能。
文檔編號H04L1/16GK102208962SQ20111013085
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者易粟, 樊平毅, 熊軻, 胡景懿, 雷鳴 申請人:日電(中國)有限公司, 清華大學(xué)