專利名稱：時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法及通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種時分雙工無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信方法，尤其涉及一種通過中繼節(jié)點對數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼，從而提高無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量的時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信方法，屬于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在蜂窩網(wǎng)絡(luò)中加入中繼節(jié)點可以增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，提高無線鏈路的鏈接可靠性，因而被認為是未來無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向之一。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)首先由Ahlsuedu等學(xué)考板“IEEE Tran. Info. Theory, 2000, 46 (7) 1204-1216” 上所發(fā)表的論文 “Network information flow”中提出。依照該技術(shù)，中間節(jié)點對所接收到的數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼后再轉(zhuǎn)發(fā)，而不是簡單的路由轉(zhuǎn)發(fā)，在特定的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中(如該論文中的“蝶形”網(wǎng)絡(luò))可以相應(yīng)提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。因而可以考慮將網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)和中繼技術(shù)相結(jié)合，通過中繼技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和無線鏈路的鏈接可靠性，通過在中繼節(jié)點對所接收的數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼來提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，通過該方法，可以使盡可能多的移動終端通過網(wǎng)絡(luò)譯碼獲得欲接收的數(shù)據(jù)包，從而減少中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包所需要的時隙數(shù)，提高無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，所述時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個蜂窩小區(qū)中具有至少一個具有網(wǎng)絡(luò)編碼功能的中繼節(jié)點，以及具有網(wǎng)絡(luò)譯碼功能的多個移動終端；所述中繼節(jié)點從所接收的多個數(shù)據(jù)包中選擇兩個或兩個以上數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)包；與當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端相鄰的中繼節(jié)點及其它移動終端可以偵聽到當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端所發(fā)送的信號；所述中繼節(jié)點從所接收的多個數(shù)據(jù)包中選擇兩個或兩個以上數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)包；具體按照以下方法
如果則(*)
對于V^e 4 ,如果Xe^ Uinl成立，則t中的數(shù)據(jù)包均可以參與網(wǎng)絡(luò)編碼；
否則，跳轉(zhuǎn)到(**)； 否則，跳轉(zhuǎn)到(**)；
刪除4中一個或幾個移動終端，跳轉(zhuǎn)到(*) ；(**)
其中，A表示中繼節(jié)盧f根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯
碼所恢復(fù)出的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；4表示中繼節(jié)點 所覆蓋的移動終端的集
合；31表示4中移動終端所對應(yīng)的需接收的數(shù)據(jù)包集合；4表示移動終端4根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的其它移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合，“移動終端~所發(fā)送的數(shù)據(jù)包；~ 移動終端、所欲接收的數(shù)據(jù)包。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明思路，還可得到一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信方法， 所述時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個蜂窩小區(qū)中具有至少一個具有網(wǎng)絡(luò)編碼功能的中繼節(jié)點，以及具有網(wǎng)絡(luò)譯碼功能的多個移動終端；與當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端相鄰的中繼節(jié)點及其它移動終端可以偵聽到當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端所發(fā)送的信號；蜂窩小區(qū)中的通信過程包括兩個階段
第一階段蜂窩小區(qū)中的所有移動終端分別占用一個時隙輪流廣播發(fā)送數(shù)據(jù)包；與當(dāng)前時隙發(fā)射信號的移動終端相鄰的中繼節(jié)點和其它移動終端偵聽當(dāng)前時隙發(fā)射信號的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包存入各自緩存區(qū)；
第二階段蜂窩小區(qū)中的各中繼節(jié)點從自己的緩存區(qū)選取部分或全部數(shù)據(jù)包，進行網(wǎng)絡(luò)編碼后，分別占用一個時隙發(fā)送出去；與當(dāng)前時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點相鄰的移動終端和其它中繼節(jié)點偵聽并恢復(fù)出當(dāng)前時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點所發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，在網(wǎng)絡(luò)層嘗試通過網(wǎng)絡(luò)譯碼來恢復(fù)出各移動終端在第一階段所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將恢復(fù)出的數(shù)據(jù)包存入各自緩存區(qū)；如果移動終端不能獲得自己所需要接收的數(shù)據(jù)包，并且自己緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包已發(fā)生改變，則該移動終端通過控制信道，將自己欲接收的數(shù)據(jù)包標(biāo)識信息和已接收到的其它移動終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包標(biāo)識信息通過控制信道發(fā)送給相鄰的中繼節(jié)點；
第二階段中對于任一當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點1V ,其數(shù)據(jù)處理按照以下步驟 步驟1、中繼節(jié) 對所接收到的信號在物理層進行解調(diào)、解碼，并在網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼，盡可能恢復(fù)出其它移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包存入緩存區(qū)；
步驟2、中繼節(jié)點。按照以下方法選取緩存區(qū)中的部分或全部數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼 如果JisA,則(*)
對于％+ € St,如果;H e ^成立，則Ji中的數(shù)據(jù)包均可以參與網(wǎng)絡(luò)編碼；
否則，跳轉(zhuǎn)到(**)； 否則，跳轉(zhuǎn)到(**)；
刪除4中一個或幾個移動終端，跳轉(zhuǎn)到(*) ；(**)
步驟3、如片=h. ，…，氣}，中繼節(jié)點r,將網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包4 φ迓十迓…十紇廣播發(fā)送出去；
其中，4表示中繼節(jié)點、根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；4表示中繼節(jié) ,所覆蓋的移動終
端
的集合；片表示4中移動終端所對應(yīng)的需接收的數(shù)據(jù)包集合；馬表示移動終端^根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的其它移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；3 移動終端，所發(fā)送的數(shù)據(jù)包；& 移動終端~所欲接收的數(shù)據(jù)包。
所述在網(wǎng)絡(luò)層嘗試通過網(wǎng)絡(luò)譯碼來恢復(fù)出各移動終端在第一階段所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，具體為假定移動終端或中繼節(jié)點~從中繼節(jié)點所獲得的數(shù)據(jù)包為
終⑩線 ^… ^ ,而數(shù)據(jù)包今已在的緩存區(qū)中(即
權(quán)利要求
1.一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，所述時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個蜂窩小區(qū)中具有至少一個具有網(wǎng)絡(luò)編碼功能的中繼節(jié)點，以及具有網(wǎng)絡(luò)譯碼功能的多個移動終端；所述中繼節(jié)點從所接收的多個數(shù)據(jù)包中選擇兩個或兩個以上數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)包，并轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)包；其特征在于，與當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端相鄰的中繼節(jié)點及其它移動終端可以偵聽到當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端所發(fā)送的信號；所述中繼節(jié)點從所接收的多個數(shù)據(jù)包中選擇兩個或兩個以上數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼，形成網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)包；具體按照以下方法如果:HeA,則(*)對于,如果成立，則t中的數(shù)據(jù)包均可以參與網(wǎng)絡(luò)編碼；否則，跳轉(zhuǎn)到(**)；否則，跳轉(zhuǎn)到(**)；刪凈‘中一個或幾個移動終端，跳轉(zhuǎn)到(*) ；(**)其中，A表示中繼節(jié)點》ν根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；4表示中繼節(jié)點、所覆蓋的移動終端的集合；表示4中移動終端所對應(yīng)的需接收的數(shù)據(jù)包集合；4表示移動終端&根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的其它移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；1 移動終端&所發(fā)送的數(shù)據(jù)包；& 移動終端~所欲接收的數(shù)據(jù)包。
2.一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信方法，所述時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的每個蜂窩小區(qū)中具有至少一個具有網(wǎng)絡(luò)編碼功能的中繼節(jié)點，以及具有網(wǎng)絡(luò)譯碼功能的多個移動終端；其特征在于，與當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端相鄰的中繼節(jié)點及其它移動終端可以偵聽到當(dāng)前發(fā)射信號的移動終端所發(fā)送的信號；蜂窩小區(qū)中的通信過程包括兩個階段第一階段蜂窩小區(qū)中的所有移動終端分別占用一個時隙輪流廣播發(fā)送數(shù)據(jù)包；與當(dāng)前時隙發(fā)射信號的移動終端相鄰的中繼節(jié)點和其它移動終端偵聽當(dāng)前時隙發(fā)射信號的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將該數(shù)據(jù)包存入各自緩存區(qū)；第二階段蜂窩小區(qū)中的各中繼節(jié)點從自己的緩存區(qū)選取部分或全部數(shù)據(jù)包，進行網(wǎng)絡(luò)編碼后，分別占用一個時隙發(fā)送出去；與當(dāng)前時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點相鄰的移動終端和其它中繼節(jié)點偵聽并恢復(fù)出當(dāng)前時隙發(fā)送數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點所發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包，在網(wǎng)絡(luò)層嘗試通過網(wǎng)絡(luò)譯碼來恢復(fù)出各移動終端在第一階段所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將恢復(fù)出的數(shù)據(jù)包存入各自緩存區(qū)；如果移動終端不能獲得自己所需要接收的數(shù)據(jù)包，并且自己緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)包已發(fā)生改變，則該移動終端通過控制信道，將自己欲接收的數(shù)據(jù)包標(biāo)識信息和已接收到的其它移動終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包標(biāo)識信息通過控制信道發(fā)送給相鄰的中繼節(jié)點；第二階段中對于任一當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點。，其數(shù)據(jù)處理按照以下步驟步驟1、中繼節(jié)點C對所接收到的信號在物理層進行解調(diào)、解碼，并在網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼，盡可能恢復(fù)出其它移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包存入緩存區(qū)；步驟2、中繼節(jié)點。按照以下方法選取緩存區(qū)中的部分或全部數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼如果則(*)對于€ Ss,如果X成立，則Ji中的數(shù)據(jù)包均可以參與網(wǎng)絡(luò)編碼；否則，跳轉(zhuǎn)到(**)； 否則，跳轉(zhuǎn)到(**)；刪除4中一個或幾個移動終端，跳轉(zhuǎn)到(*) ；(**)步驟3、如χ=·ΚΛ，…Λ丨，中繼節(jié)盧將網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)包線 喚十線…份孓廣播發(fā)送出去；其中，A表示中繼節(jié)點根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；^表示中繼節(jié)點~所覆蓋的移動終端的集合；劣表示4中移動終端所對應(yīng)的需接收的數(shù)據(jù)包集合；4表示移動終端根據(jù)所接收信號在物理層進行解調(diào)、解碼，網(wǎng)絡(luò)層進行網(wǎng)絡(luò)譯碼所恢復(fù)出的其它移動終端所發(fā)送的數(shù)據(jù)包集合；1I 移動終端Q所發(fā)送的數(shù)據(jù)包；& 移動終端所欲接收的數(shù)據(jù)包。
3.如權(quán)利要求2所述時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信萬法，其特征在于，所述在網(wǎng)絡(luò)層嘗試通過網(wǎng)絡(luò)譯碼來恢復(fù)出各移動終端在第一階段所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，具體為假定移動終端或中繼節(jié)點4從中繼節(jié)點所獲得的數(shù)據(jù)包為終@殘,而數(shù)據(jù)包 H…已在~的緩存區(qū)中(即H…，^6 )則通過以下運算來獲得數(shù)據(jù)包4 (
全文摘要
本發(fā)明公開了一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，屬于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在時分雙工無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中加入中繼節(jié)點來增大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和提高無線鏈路的鏈接可靠性，在中繼節(jié)點端考慮使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)來提高數(shù)據(jù)吞吐量。在同一個蜂窩小區(qū)的兩個相互通信的移動終端，可以借助中繼節(jié)點來進行相互通信，可以使盡可能多的移動終端欲接收的數(shù)據(jù)包參與網(wǎng)絡(luò)編碼，從而可以減少中繼節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包所需的時隙數(shù)，盡可能提高無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量。本發(fā)明還公開了一種時分雙工無線中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信方法。
文檔編號H04L1/00GK102377523SQ20111027737
公開日2012年3月14日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者孔媛媛, 楊震, 梅中輝 申請人:南京郵電大學(xué)