專(zhuān)利名稱(chēng)：基于無(wú)率lt編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)的研究目前已越來(lái)越引起研究人員的重視。 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包含了大量低成本、低功耗的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)、一些匯總節(jié)點(diǎn)以及一些目的地節(jié)點(diǎn)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用非常多，比如監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、跟蹤、定位等。在這些應(yīng)用中， 傳感器節(jié)點(diǎn)通常是以多跳(兩次跳躍)的方式互相合作。在一個(gè)傳統(tǒng)的傳感網(wǎng)中，信息包通過(guò)路由進(jìn)行交換。在路由交換算法中，在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間的中繼節(jié)點(diǎn)，只是簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)接收到的數(shù)據(jù)包。由于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)中擁有大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，使得為每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)建立和維護(hù)一個(gè)可行的的路由表成為一個(gè)非常艱巨的任務(wù)。文獻(xiàn)R.Ahlswede, N. Cai, S. Y. R. Li, and R. W. Yeung, "Network Information Flow,，，IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 46，no. 4，pp. 1204 - 1216，July 2000.
提出一種針對(duì)于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基于數(shù)據(jù)包的編碼方法，即網(wǎng)絡(luò)編碼。不同于路由傳輸算法，在網(wǎng)絡(luò)編碼中，中繼節(jié)點(diǎn)可以對(duì)收到的來(lái)自多個(gè)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行編碼，以便進(jìn)行后續(xù)的傳輸。與傳統(tǒng)的路由算法相比，網(wǎng)絡(luò)編碼可以提高網(wǎng)絡(luò)容量。由于無(wú)線(xiàn)通信的廣播傳輸特性，網(wǎng)絡(luò)編碼的思想可以很容易讓人們應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)上。文獻(xiàn)X· Bao and J. Li, "Adaptive network coded cooperation (ancc) for wireless relay networks: matching code-on-graph with network-on-graph,，，IEEE Trans. Wireless Commun. , vol. 7，pp. 574 - 583，F(xiàn)eb. 2008.研究了自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)編碼在無(wú)線(xiàn)中繼網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，提出了一種低密度校驗(yàn)像碼(LDPC)的編碼方案，它是根據(jù)一類(lèi)圖形編碼，為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D而設(shè)計(jì)的。依據(jù)該編碼方案，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問(wèn)題就可以簡(jiǎn)化為一個(gè)圖形代石馬的設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)S. Karande K. Misra and H. Radhaj “Inpod In-network processing over sensor networks based on code design,，，in Proc. IEEE SEC0N2007，June 2007， PP. 324 - 333.對(duì)如何處理這種設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了闡述，其引進(jìn)了密度演化技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)代碼的度分布。在上述各文獻(xiàn)所公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，都是假設(shè)中繼節(jié)點(diǎn)是能夠完全正確地接收到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的信息位的，且沒(méi)有考慮到如自動(dòng)要求重傳(ARQ)的可靠傳輸機(jī)制。因此，現(xiàn)有技術(shù)所公開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)編碼只能在物理層得以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法。將無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成對(duì)圖形編碼的設(shè)計(jì)問(wèn)題，且避免不必要的冗余傳輸，節(jié)省中繼節(jié)點(diǎn)的能量。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，利用無(wú)率LT圖形編碼把無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖映射到圖形編碼里的圖形結(jié)構(gòu)，把無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程作為圖形編碼的編碼過(guò)程，在每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)編碼，在目的地節(jié)點(diǎn)對(duì)映射到圖形編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼，中繼節(jié)點(diǎn)向目的地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸以逐個(gè)按需的方式行進(jìn)。具體步驟如下
1)源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)廣播數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部包含其來(lái)自的源節(jié)點(diǎn)的地址；
2)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的度分布函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)q值；
3)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)計(jì)算所有收到的數(shù)據(jù)包的LLR值，選擇具有最大LLR值的q個(gè)數(shù)據(jù)包， 把這些數(shù)據(jù)包作線(xiàn)性組合，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成一個(gè)新的數(shù)據(jù)包，并把該中繼節(jié)點(diǎn)的地址信息以及對(duì)應(yīng)q個(gè)數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址信息放在該新的數(shù)據(jù)包的頭部；
4)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)向目的地節(jié)點(diǎn)廣播其網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包；
5)目的地節(jié)點(diǎn)從中繼節(jié)點(diǎn)接收到L個(gè)數(shù)據(jù)包后開(kāi)始解碼，L大于或者等于源節(jié)點(diǎn)數(shù)量； 目的地節(jié)點(diǎn)先對(duì)收到的L個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部信息進(jìn)行解碼提取出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的圖形信息，然后利用針對(duì)分布式LT編碼的可信度傳播算法對(duì)L個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行解碼；
6)若解碼不成功，即信息位不能在目的地節(jié)點(diǎn)完全恢復(fù)，目的地節(jié)點(diǎn)向L+1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送要數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，令L=L+1，重復(fù)步驟5)和6)；如此循環(huán)往復(fù)，直到完成所有信息的比特恢復(fù)；
7)如果所有的中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包都用完了，信息位仍然不能在目的地節(jié)點(diǎn)完全恢復(fù)， 則每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的度分布函數(shù)隨機(jī)生成一個(gè)新的數(shù)q，并從網(wǎng)絡(luò)編碼緩沖區(qū)選出q個(gè)數(shù)據(jù)包，重復(fù)步驟3)至6)。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)，以及從中繼節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的信道為正交信道。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)，以及從中繼節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的信道為瑞利衰落信道。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述度分布函數(shù)為/i⑶=其中q代表中繼
節(jié)點(diǎn)所連接的源節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，&代表具有q度的中繼節(jié)點(diǎn)的百分比，Σ,^ =1 ,—個(gè)具體的度分布函數(shù)為
/φ:) = 0.00&Χ + 0.494Χ2 +0.166 +0.073 +0.0Β3.χ:
+ 0.056x8 + 0.037A9 +0.056Λ19+ 0.025x64+ 0.003/6 °其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述線(xiàn)性組合采用在GF(2)域的線(xiàn)性組合。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述網(wǎng)絡(luò)編碼后形成的新的數(shù)據(jù)包頭部采用高信噪比傳輸并采用具有強(qiáng)力糾錯(cuò)能力的TURBO或者LDPC編碼。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
一、本發(fā)明基于無(wú)率LT圖形編碼技術(shù)，把無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)映射到無(wú)率LT圖形編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和通道編碼增益，可同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)和信道編碼增益。每次中繼節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)編碼，圖形代碼會(huì)在每個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)形成，可以使得編碼圖形與網(wǎng)絡(luò)圖形相匹配。二、現(xiàn)有的技術(shù)中，中繼節(jié)點(diǎn)在收到來(lái)自源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后不做任何處理，只是逐個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)到目的地節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明中，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)包作網(wǎng)絡(luò)編碼，形成一個(gè)數(shù)據(jù)包， 然后傳輸?shù)侥康牡毓?jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)間的傳輸是一個(gè)緊接一個(gè)的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行的。傳輸過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是逐個(gè)被要求傳輸?shù)模绻懊娴脑垂?jié)點(diǎn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠使得目的地節(jié)點(diǎn)成功解碼，那么后面的節(jié)點(diǎn)就不用傳輸了，避免了不必要的冗余傳輸，節(jié)省了中繼節(jié)點(diǎn)的能量。三、本發(fā)明為基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼推導(dǎo)出一個(gè)理論性能分析上限。從仿真模擬結(jié)果可以看到，推導(dǎo)出的誤碼率上限和仿真誤碼率是一致的，尤其是當(dāng)碼字較長(zhǎng)時(shí)。


圖1是源節(jié)點(diǎn)數(shù)量為500時(shí)瑞利衰落信道中本發(fā)明編碼方法的誤碼率上限的仿真結(jié)果和理論分析比較圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。現(xiàn)假設(shè)在一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)中有M個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)要與一個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。假設(shè)M個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中的K個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)要傳輸數(shù)據(jù)，作為源節(jié)點(diǎn)，且M>K。另外的M-K個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，作為中繼節(jié)點(diǎn)。從源節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸分為兩個(gè)階段。在第一階段，所有的源節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)廣播其各自的數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部包含所來(lái)自的源節(jié)點(diǎn)的地址。所有從源節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的信道都是正交，這樣信道之間就不會(huì)造成相互干擾。同時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)周?chē)脑垂?jié)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)中假設(shè)理想的絕對(duì)無(wú)錯(cuò)誤信道不同，本發(fā)明考慮所有信道(從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)，以及從中繼節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn))都存在瑞利衰落(Rayleigh Fading)。對(duì)于接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)包，所有聆聽(tīng)到的傳感器節(jié)點(diǎn)首先計(jì)算其對(duì)數(shù)似然比(LLR)的值。每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)為所收到的所有數(shù)據(jù)包計(jì)算出LLR值后，選擇相應(yīng)于q個(gè)最大LLR值的q個(gè)包，把這些數(shù)據(jù)包作線(xiàn)性組合，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成一個(gè)新的數(shù)據(jù)包，并把該中繼節(jié)點(diǎn)的地址信息以及對(duì)應(yīng)q個(gè)數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址信息放在該新的數(shù)據(jù)包的頭部。網(wǎng)絡(luò)編碼后形成的新的數(shù)據(jù)包頭部采用高信噪比傳輸并采用具有強(qiáng)力糾錯(cuò)能力的TURBO或者LDPC編碼，從而保證頭部信息能夠準(zhǔn)確的被目的地節(jié)點(diǎn)解碼。本實(shí)施例中采用在GF(2)域(Galois Field，伽羅華域)的線(xiàn)性組合來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼。所述數(shù)字q是依據(jù)一定的度分布函數(shù)，在每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)上隨機(jī)生成的，度分布函數(shù)是預(yù)先設(shè)計(jì)好的。本實(shí)施例的度分布函數(shù)將在下文作進(jìn)一步說(shuō)明。 當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的方法來(lái)設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，可以通過(guò)設(shè)計(jì)度分布函數(shù)，來(lái)使得q K， 這樣，在中繼節(jié)點(diǎn)總能夠確保準(zhǔn)確收到q個(gè)源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包。在第二階段，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)會(huì)接著向目的地節(jié)點(diǎn)廣播其網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)(第二跳)。目的地節(jié)點(diǎn)從中繼節(jié)點(diǎn)接收到L個(gè)數(shù)據(jù)包后，就開(kāi)始進(jìn)行解碼。L大于或者等于源節(jié)點(diǎn)數(shù)量K。目的地節(jié)點(diǎn)先對(duì)收到的L個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部信息進(jìn)行解碼提取出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的圖形信息，然后利用針對(duì)分布式LT編碼的可信度傳播算法對(duì)L個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行解碼。由于底層網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，可以將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D映射到圖型編碼中。
5本發(fā)明的編碼采用文獻(xiàn)M. Luby, "LT codes, ” Proceedings of the ACM Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS)，2002.所述的 LT 編碼。解碼是根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包的軟信息，通過(guò)基于文獻(xiàn)A. Shokroll ah i, "LDPC Codes: An Introduction,，， http: //www. ics. uci. edu/wel 1 ing/teaching/ICS279/LPCD. pdf, Apr. 2003.所述的可信度傳播算法(BPA)所設(shè)計(jì)的針對(duì)本發(fā)明的BPA解碼算法來(lái)進(jìn)行解碼。如果解碼不成功，即信息位不能在目的地節(jié)點(diǎn)完全恢復(fù)，目的地節(jié)點(diǎn)就需向L+1 個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)要數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，要求經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)，并重新做解碼。如果依然不成功，那么L+2中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)就要用來(lái)進(jìn)行解碼。如此循環(huán)往復(fù)地不斷執(zhí)行這個(gè)過(guò)程，直到完成所有信息的比特恢復(fù)。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明，比如有500個(gè)源節(jié)點(diǎn)，1000個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，和一個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)包作網(wǎng)絡(luò)編碼，形成一個(gè)數(shù)據(jù)包，然后傳到目的地節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)間的傳輸是一個(gè)緊接一個(gè)的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行的，當(dāng)目的地節(jié)點(diǎn)收到500個(gè)來(lái)自中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包后開(kāi)始解碼，如果能夠解碼成功，那么其余剩下的500個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)就不用傳輸數(shù)據(jù)包了，如果不能夠成功，那么第501個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)被要求傳輸數(shù)據(jù)，目的地節(jié)點(diǎn)再進(jìn)行解碼，如果不能成功解碼，那么第502個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)被要求傳輸，再解碼，如此直到源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包能夠完全的被目的地解碼。如果所有的M-K個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)都用完了，信息位卻仍然不能在目的地節(jié)點(diǎn)完全恢復(fù)，解碼進(jìn)程將會(huì)重新再來(lái)一遍。在這種情況下，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)將隨機(jī)生成一個(gè)新的數(shù)q，并從網(wǎng)絡(luò)編碼緩沖區(qū)選出q個(gè)數(shù)據(jù)包，重復(fù)上述過(guò)程。這樣一來(lái)，在源節(jié)點(diǎn)和目的地節(jié)點(diǎn)之間就建立起一條可靠的傳輸鏈路。另外由于中繼節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程是在按照需要的情況下一個(gè)緊接一個(gè)的節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行的，因此避免了中繼節(jié)點(diǎn)間的冗余傳輸。理論性能分析
下面將推導(dǎo)一個(gè)基于無(wú)率編碼的分布式網(wǎng)絡(luò)信道編碼(DNCC)誤碼率的理論性能分析上限，它是基于在瑞利衰落信道條件下，采用最大似然(ML)解碼方案研究出來(lái)的。對(duì)于無(wú)率編碼，比如LT編碼，最大似然(ML)解碼是非常復(fù)雜的，在實(shí)際中的解碼是由可信度傳播算法(BPA)來(lái)完成的。眾所周知，基于可信度傳播算法BPA的解碼性能和最大似然ML解碼性能是非常接近的。因此，所推導(dǎo)的這個(gè)理論上限完全可以用來(lái)判定本發(fā)明的性能。在推導(dǎo)之前，先給出一些定義。假設(shè)傳輸?shù)男畔⒌拈L(zhǎng)度為k個(gè)字符。根據(jù)LT編碼的概念，根據(jù)度分布函數(shù)選定一些信息字符，并對(duì)其執(zhí)行異或(XOR)操作，就形成一個(gè)輸出
符號(hào)。這些信息字符是根據(jù)預(yù)定義的度分布函數(shù)來(lái)選定的。定義μ(力=為度分布
函數(shù)，等式中的q個(gè)字符是依據(jù)概率巧而選定的。接著q度的輸出字符就經(jīng)瑞利衰落信道傳到了目的地。在接收端，當(dāng)收集到足夠多的信息后就開(kāi)始解碼過(guò)程，稱(chēng)此足夠數(shù)量為N， N: ，其中？被稱(chēng)為膨脹系數(shù)。設(shè)G為一個(gè)Γχ-V的二進(jìn)制矩陣，用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果源節(jié)點(diǎn)i與校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)j連接，則G(U) = I ,否則為零。讓S = [S0而,…,SxJe GFaZr來(lái)代表一個(gè)傳輸信息序列，讓^ W,I…,e GF(2f代表一個(gè)信息錯(cuò)誤序列，并定義接收到得信息序列為s、= s+eeGF(2)K。不失一般性，假設(shè)全零序列為傳輸信息序列，也就是說(shuō)，s=0。信息碼
字錯(cuò)誤概率可以計(jì)算為
權(quán)利要求
1.一種基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于利用無(wú)率LT圖形編碼把無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖映射到圖形編碼里的圖形結(jié)構(gòu)，把無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程作為圖形編碼的編碼過(guò)程，在每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)編碼，在目的地節(jié)點(diǎn)對(duì)映射到圖形編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼，中繼節(jié)點(diǎn)向目的地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸以逐個(gè)按需的方式行進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于，具體步驟如下1)源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)廣播數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部包含其來(lái)自的源節(jié)點(diǎn)的地址；2)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的度分布函數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)q值；3)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)計(jì)算所有收到的數(shù)據(jù)包的LLR值，選擇具有最大LLR值的q個(gè)數(shù)據(jù)包， 把這些數(shù)據(jù)包作線(xiàn)性組合，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成一個(gè)新的數(shù)據(jù)包，并把該中繼節(jié)點(diǎn)的地址信息以及對(duì)應(yīng)q個(gè)數(shù)據(jù)包的源節(jié)點(diǎn)地址信息放在該新的數(shù)據(jù)包的頭部；4)每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)向目的地節(jié)點(diǎn)廣播其網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包；5)目的地節(jié)點(diǎn)從中繼節(jié)點(diǎn)接收到L個(gè)數(shù)據(jù)包后開(kāi)始解碼，L大于或者等于源節(jié)點(diǎn)數(shù)量； 目的地節(jié)點(diǎn)先對(duì)收到的L個(gè)數(shù)據(jù)包的頭部信息進(jìn)行解碼提取出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的圖形信息，然后利用針對(duì)分布式LT編碼的可信度傳播算法對(duì)L個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行解碼；6)若解碼不成功，即信息位不能在目的地節(jié)點(diǎn)完全恢復(fù)，目的地節(jié)點(diǎn)向L+1個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送要數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，令L=L+1，重復(fù)步驟5)和6)；如此循環(huán)往復(fù)，直到完成所有信息的比特恢復(fù)；7)如果所有的中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包都用完了，信息位仍然不能在目的地節(jié)點(diǎn)完全恢復(fù)， 則每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的度分布函數(shù)隨機(jī)生成一個(gè)新的數(shù)q，并從網(wǎng)絡(luò)編碼緩沖區(qū)選出q個(gè)數(shù)據(jù)包，重復(fù)步驟3)至6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于所述從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)，以及從中繼節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的信道為正交信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于所述從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)，以及從中繼節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的信道為瑞利衰落信道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于所述度分布函數(shù)為/=Σ,其中q代表中繼節(jié)點(diǎn)所連接的源節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，β9代表具有q度的中繼節(jié)點(diǎn)的百分比，Σ#^ = I—個(gè)具體的度分布函數(shù)為
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于所述線(xiàn)性組合采用在GF(2)域的線(xiàn)性組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)編碼后形成的新的數(shù)據(jù)包頭部采用高信噪比傳輸并采用具有強(qiáng)力糾錯(cuò)能力的TURBO或者LDPC編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于無(wú)率LT編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的分布式網(wǎng)絡(luò)通道編碼方法，利用無(wú)率LT圖形編碼把無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖映射到圖形編碼里的圖形結(jié)構(gòu)，把整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程作為一個(gè)圖形編碼的編碼過(guò)程，在每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)執(zhí)行線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)編碼，在目的地節(jié)點(diǎn)對(duì)映射到圖形編碼的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼，中繼節(jié)點(diǎn)向目的地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸以逐個(gè)按需的方式行進(jìn)。本發(fā)明同時(shí)推導(dǎo)出一個(gè)在瑞利衰落信道中，基于有限長(zhǎng)度LT碼的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能理論分析上限。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102355323SQ20111022028
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者劉揚(yáng), 林子懷 申請(qǐng)人:劉揚(yáng), 林子懷