一種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法。該方法通過設(shè)計(jì)合理的編碼調(diào)度方法，提高了Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼能力，能夠滿足多業(yè)務(wù)文件傳輸?shù)膽?yīng)用需求，節(jié)省硬件計(jì)算資源。該方法采用編碼優(yōu)先度系數(shù)對(duì)編碼需求進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)編碼隊(duì)列進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并通過設(shè)定編碼溢出閾值應(yīng)對(duì)突發(fā)性的傳輸帶寬變化，提高方法的穩(wěn)定性。本發(fā)明的方法解決了Raptor碼多任務(wù)編碼調(diào)度的不足，在多任務(wù)文件傳輸系統(tǒng)中具有較高的編碼效率和穩(wěn)定性。
【專利說明】—種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信【技術(shù)領(lǐng)域】的數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸方法，具體是一種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法，該方法可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播等【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，文件數(shù)據(jù)的分發(fā)傳輸應(yīng)用在生活中隨處可見。由于數(shù)據(jù)內(nèi)容不斷豐富，為了便于存儲(chǔ)和傳輸，往往根據(jù)文件的類型、內(nèi)容、重要程度等將文件數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理。一般來說，在簡(jiǎn)單的文件傳輸系統(tǒng)中，傳輸采用單線程方法將所有文件依次進(jìn)行傳輸，而在較為復(fù)雜的文件傳輸系統(tǒng)中，為了便于傳輸管理，通常會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)需求將傳輸信道劃分為若干個(gè)業(yè)務(wù)子信道，將不同內(nèi)容的文件分配到不同的子信道上，每個(gè)子信道作為單獨(dú)的傳輸任務(wù)進(jìn)行并發(fā)傳輸，互不影響。在這種多任務(wù)的并發(fā)傳輸方式下，每個(gè)子信道的數(shù)據(jù)必須在傳輸前處理完畢，否則會(huì)影響數(shù)據(jù)的正確傳輸。
[0003]Raptor碼是由Shokrollahi等人開發(fā)出的一種數(shù)字噴泉碼，由于其可以獲取接近于信道容量的傳輸效率的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)作為數(shù)據(jù)組播業(yè)務(wù)的前向糾錯(cuò)碼被納入了 3GPP等標(biāo)準(zhǔn)中，在目前的文件傳輸系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在未采用Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)傳輸系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在傳輸前只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的打包處理，處理時(shí)間可忽略不計(jì)，不會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸，而在采用Raptor碼的系統(tǒng)中，由于Raptor碼的編碼過程需要一定的計(jì)算量，會(huì)引入不可忽略的編碼時(shí)間開銷，即每個(gè)傳輸子信道的數(shù)據(jù)處理時(shí)間增加，若每個(gè)數(shù)據(jù)包的編碼時(shí)間大于傳輸時(shí)間,則會(huì)破壞傳輸流程。
[0004]在采用Raptor碼的多任務(wù)文件傳輸系統(tǒng)中，每個(gè)業(yè)務(wù)子信道的編碼請(qǐng)求存在著競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，并且隨著子信道數(shù)量的增加，該競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系愈發(fā)明顯。同時(shí)，由于每個(gè)子信道分配的傳輸帶寬會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，因而如何對(duì)有限的編碼計(jì)算資源進(jìn)行合理的分配，使每個(gè)業(yè)務(wù)子信道都能夠得到及時(shí)的編碼傳輸是一個(gè)亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有采用Raptor碼的文件傳輸系統(tǒng)多任務(wù)處理能力的不足，提出了一種高效可靠的Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。
[0007]本發(fā)明的一種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法包括以下步驟:
[0008]步驟1:根據(jù)每個(gè)業(yè)務(wù)子信道的初始傳輸帶寬，選取初始帶寬最大的子信道數(shù)據(jù)開始最初的編碼。
[0009]步驟2:每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，根據(jù)當(dāng)前子信道分配的傳輸帶寬，重新計(jì)算和更新每個(gè)子信道的編碼優(yōu)先度系數(shù)。
[0010]步驟3:檢查編碼優(yōu)先度系數(shù)值，若超過設(shè)定的編碼溢出閾值，則立即開啟一個(gè)新的編碼模塊，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼操作，并在編碼結(jié)束后關(guān)閉該模塊。
[0011]步驟4:每個(gè)數(shù)據(jù)塊編碼完成后，查詢每個(gè)子信道的編碼優(yōu)先度系數(shù)，選取值最大的子信道的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
[0012]經(jīng)過上述4個(gè)步驟即完成了 Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼過程。
[0013]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
[0014]1、本發(fā)明解決了 Raptor碼在多任務(wù)文件傳輸系統(tǒng)中的并發(fā)編碼問題，能夠顯著地提高系統(tǒng)的傳輸效率，并在保證傳輸正確性的前提下，最大限度地降低并發(fā)編碼的計(jì)算開銷。
[0015]2、本發(fā)明通過定義和動(dòng)態(tài)計(jì)算編碼優(yōu)先度系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)編碼請(qǐng)求緊急程度的準(zhǔn)確評(píng)估，能夠支持帶寬實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配的傳輸系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明中子信道帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明中Raptor碼多任務(wù)并發(fā)編碼的流程不意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明中編碼請(qǐng)求隊(duì)列調(diào)整示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不以任何形式限制本發(fā)明?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下進(jìn)行若干變形和改進(jìn)所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]在多任務(wù)文件傳輸系統(tǒng)中，各業(yè)務(wù)子信道的傳輸帶寬會(huì)根據(jù)傳輸需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，圖1為本發(fā)明中子信道帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)整示意圖，在101初始時(shí)刻Ttl，系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)子信道的業(yè)務(wù)內(nèi)容和傳輸優(yōu)先級(jí)等因素，為每個(gè)子信道分配不同的帶寬。隨著傳輸?shù)倪M(jìn)行，在102傳輸時(shí)刻T1，各個(gè)子信道的傳輸需求發(fā)生了變化，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)子信道的帶寬進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，對(duì)于子信道1、5、6，傳輸帶寬減小，而對(duì)于子信道3和4，傳輸帶寬增加。在103傳輸時(shí)刻T2，子信道帶寬分配再次變化。由于子信道帶寬的調(diào)整是由系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求決定，因而無法進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)。
[0021]在采用Raptor碼的多任務(wù)文件傳輸系統(tǒng)中，Raptor碼是一種系統(tǒng)分組碼，編碼是以數(shù)據(jù)塊為單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊由固定數(shù)量的數(shù)據(jù)包組成，數(shù)據(jù)塊中的每個(gè)包稱為該塊的原始數(shù)據(jù)包。每個(gè)子信道的編碼請(qǐng)求以塊為單位進(jìn)行提交，編碼完成后生成若干個(gè)新的數(shù)據(jù)包，稱為冗余數(shù)據(jù)包。在傳輸過程中，每個(gè)子信道開始傳輸一個(gè)新的數(shù)據(jù)塊時(shí)，向編碼模塊提交編碼請(qǐng)求，同時(shí)開始傳輸原始數(shù)據(jù)包，在傳輸完原始數(shù)據(jù)包后，繼續(xù)傳輸冗余數(shù)據(jù)包。因而，編碼模塊能夠滿足傳輸需求的條件是:對(duì)于每個(gè)子信道，在每個(gè)數(shù)據(jù)塊的原始數(shù)據(jù)傳輸完畢前，完成該塊的編碼。
[0022]根據(jù)上述需求，本實(shí)施例通過圖2所示的過程完成Raptor碼多任務(wù)并發(fā)編碼。
[0023]步驟201:在傳輸編碼開始時(shí)，從所有的子信道中選取初始帶寬最大的子信道數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
[0024]步驟202:子信道的每個(gè)數(shù)據(jù)塊在開始發(fā)送原始包時(shí)，向編碼模塊提交編碼請(qǐng)求。
[0025]步驟203:傳輸系統(tǒng)每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，如果該數(shù)據(jù)包是原始數(shù)據(jù)包，則進(jìn)行一次所有子信道編碼優(yōu)先度系數(shù)的計(jì)算，設(shè)定該系數(shù)計(jì)算表達(dá)式為A =?，其中K

KD為Raptor碼的編碼參數(shù)中每個(gè)分組的數(shù)據(jù)包數(shù)，Sn為第η個(gè)子信道當(dāng)前數(shù)據(jù)塊未傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)包數(shù)，Bn為第η個(gè)子信道的當(dāng)前帶寬，B為整個(gè)傳輸系統(tǒng)的總帶寬。
[0026]步驟204:在各子信道的編碼優(yōu)先度系數(shù)計(jì)算完成后，檢查是否存在超過編碼溢出閾值的情況，如果存在，則說明有子信道數(shù)據(jù)需要立即編碼。
[0027]步驟205:檢測(cè)到存在編碼優(yōu)先度系數(shù)超過編碼溢出閾值的子信道時(shí)，立即開啟新的編碼模塊，對(duì)該子信道的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。
[0028]步驟206:在編碼完成后，結(jié)束該編碼模塊，使整個(gè)系統(tǒng)中在運(yùn)行過程中大多數(shù)情況下只存在一個(gè)編碼模塊，從而節(jié)省計(jì)算資源。
[0029]步驟207:在編碼模塊完成每一個(gè)數(shù)據(jù)塊的編碼后，選取編碼隊(duì)列中編碼優(yōu)先度系數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的子信道的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。如圖3所示，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會(huì)按照步驟203的方法計(jì)算每個(gè)子信道的編碼優(yōu)先度，在301時(shí)刻，編碼模塊正在進(jìn)行子信道I塊3的編碼計(jì)算，在該計(jì)算過程中，編碼隊(duì)列的順序會(huì)不斷調(diào)整，在302時(shí)刻，子信道3塊4的編碼優(yōu)先度系數(shù)最大，排在編碼隊(duì)列的最前面，在303時(shí)刻編碼模塊完成了上一塊的編碼，讀取當(dāng)前編碼隊(duì)列中最前面的子信道3塊4的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，同時(shí)將該塊的編碼請(qǐng)求從編碼隊(duì)列中刪除。
【權(quán)利要求】
1.一種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)每個(gè)業(yè)務(wù)子信道的初始傳輸帶寬，選取初始帶寬最大的子信道數(shù)據(jù)開始最初的編碼。 步驟2:每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，根據(jù)當(dāng)前子信道分配的傳輸帶寬，重新計(jì)算和更新每個(gè)子信道的編碼優(yōu)先度系數(shù)。 步驟3:檢查編碼優(yōu)先度系數(shù)值，若超過設(shè)定的編碼溢出閾值，則立即開啟一個(gè)新的編碼模塊，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼操作，并在編碼結(jié)束后關(guān)閉該模塊。 步驟4:每個(gè)數(shù)據(jù)塊編碼完成后，查詢每個(gè)子信道的編碼優(yōu)先度系數(shù)，選取值最大的子信道的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Raptor碼的多任務(wù)并發(fā)編碼方法，其特征在于，采用子信道編碼優(yōu)先度系數(shù)對(duì)不同任務(wù)的編碼需求進(jìn)行評(píng)估，該系數(shù)計(jì)算表達(dá)式為δη =4，其中K為Raptor碼的編碼參數(shù)中每個(gè)分組的數(shù)據(jù)包數(shù)，Sn為第η個(gè)子 KD信道當(dāng)前數(shù)據(jù)塊未傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)包數(shù)，Bn為第η個(gè)子信道的當(dāng)前帶寬，B為整個(gè)傳輸系統(tǒng)的總帶寬。
【文檔編號(hào)】H04L12/18GK104168099SQ201410353458
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】呂銳, 王非非, 徐偉掌, 楊占昕, 王劍, 沈向輝 申請(qǐng)人:中國(guó)傳媒大學(xué)