專利名稱：一種數據重傳方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網絡編碼技術，特別涉及ー種數據重傳方法及裝置。
背景技術：
網絡編碼技術是ー種融合了路由和編碼的信息交換技術，其基本思想是允許網絡的中間節(jié)點對接收到的信息流進行一定的編碼處理，這可以使網絡信息流達到多播傳輸的最大流界，而傳統(tǒng)的存儲轉發(fā)模式則無法使信息流量達到多播傳輸的最大流界。網絡編碼充分利用的網絡的信息容量，極大地提高了現(xiàn)有網絡資源的利用率，應用前景非常廣闊。機會式網絡編碼是指節(jié)點偵聽并保存所有鄰節(jié)點廣播的數據包，該節(jié)點在接收到中間節(jié)點發(fā)送的編碼包后，利用緩存的數據包對編碼包進行譯碼運算，最后恢復出原始數據包。

針對無線網絡中信道的廣播特性，機會式網絡編碼被應用于無線傳輸的研究，用于減少信息傳輸次數，提高網絡的吞吐量，能量利用效率，降低延時和提高傳輸可靠性。同樣地，將機會式網絡編碼的思想應用于無線多播網絡的重傳也可明顯減少平均重傳次數。在現(xiàn)階段，鑒于無線信道比有線信道擁有更高的誤碼率和丟包率，如何提高重傳效率已成為無線通信系統(tǒng)需要解決的關鍵問題之一。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供了ー種數據重傳方法及裝置，以減少重傳次數，提高重傳效率。本發(fā)明實施例提出的數據重傳方法包括A，源節(jié)點傳輸完N個數據包后獲取這N個數據包的丟包模式矩陣，其中N為自然數；B，源節(jié)點分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式；以及C，源節(jié)點根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包，并依次重傳編碼包。其中，獲取這N個數據包的丟包模式矩陣包括源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣。具體而言，當源節(jié)點每傳輸完一個數據包，所有終端將利用ACK/NAK同步反饋其丟包情況；源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣；或者當源節(jié)點每傳輸完一個數據包，所有接收所述數據包的終端中的M個終端將利用ACK/NAK同步反饋其丟包情況；源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據上述M個終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣。上述方法可以進一歩包括源節(jié)點根據終端發(fā)送的參考信號從所有終端中選擇信號質量最差的M個終端作為反饋ACK/NAK的終端，并通過下行控制信令通知所述M個終端反饋 ACK/NAK。
上述M較佳的取值范圍是10至15，例如可以等于10個。源節(jié)點分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式包括從丟包模式矩陣中去除元素全部為零的列，得到去零丟包模式矩陣；將去零丟包模式矩陣分割為兩個子矩陣，其中，第一子矩陣每一列對應的編碼包是可以組合重傳的多個數據包，而第ニ子矩陣每一列對應的數據包是不能和其他數據包組合重傳的數據包；對經過分割之后的第一子矩陣和第二子矩陣中的列進行進一步合并得到第二丟包模式矩陣和第三子矩陣，其中，合并后的第二丟包模式矩陣的列中的元素最多只有一個等于2 ;以及將第三子矩陣中的列合并到第二丟包模式矩陣中，得到反映待重傳數據包的組合方式的第三丟包模式矩陣，其中，合并后的列所有元素均小于或等于I。從丟包模式矩陣中去除元素全部為零的列包括將丟包模式矩陣Ω中全部元素為零的列提出來組成ー個子矩陣ω°;剩下的列組成去零丟包模式矩陣ω'其中，將去零丟包模式矩陣分割為兩個子矩陣包括依次選擇去零丟包模式矩陣中的列，把從去零丟包模式矩陣ωα中選擇的滿足下述條件的所有列相加生成 列θ01 (1彡k彡K):條件①沒有被其它列選擇；條件②Vz,合并后RiP 0k)彡I ;其中，Ri(Qek)表示列向量Θ ek中第i行元素值；將選擇的列對應的數據包進行以比特模2加為基本運算的組合編碼得到編碼包Pk，并將相加后的列放入第一子矩陣中；以及將不能合并的列放入第二子矩陣ωγ。對經過分割之后的第一子矩陣和第二子矩陣中的列進行進一步合并得到第二丟包模式矩陣和第三子矩陣包括將第二子矩陣ω、的所有列追加到第一子矩陣ω 0后面，構成第二丟包模式矩陣;對于原第二子矩陣ω Y中的每一列θ Yl(l彡I彡L)，在第二丟包模式矩陣中選擇滿足下述條件的列Θ 0Ys(l ^ s ^ L+K, s ^ I) : θ Yl與Θ 0Ys合并后得到90Ys+，Vz,有且僅有一個用戶i*使得足.* ( /)=2其中，足.* ( ノ)表示列向量9{^/中第^>行元素值；生成1維零列向量6，并使6(0 =1，列向量6和θ Υι對應的數據包相同，然后將列向量e放入第三子矩陣ωμ，最后將Θ Y1對應的數據包編入Θ eYS對應的編碼包Ps。將第三子矩陣中的列合并到第二丟包模式矩陣中包括對于第三子矩陣ω μ中的列向量e，有θ(Γ) =1，依次判斷《〃中的列Θ 0Yh(l彡h彡H)，當滿足化* (e U θβγ ι)=\時，e的目的列為Θ 0 Yh，然后將e加到目的列中；其中，Ri* (eU θβγ!ι)=\，表示列向量e和列向量Θ 0YS中第行元素值之和；將列向量e對應的數據包編入目的列Θ eYh對應的編碼包Ph(l<h<H)中，并從第三子矩陣中刪除列向量e;以及將第三子矩陣中不相等的列向量組成ー組并加到一起，并把得到的列追加到第三丟包模式矩陣中，針對每一組，將該組內的各個列向量對應的數據包進行組合編碼得到編碼。源節(jié)點根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包包括源節(jié)點根據第三丟包模式矩陣中每一列對應的編碼包或數據包所示的組合方式對待重傳的數據包進行以比特模2加為基本運算的組合編碼得到待重傳的編碼包。本發(fā)明實施例所述的數據重傳方法進ー步包括在執(zhí)行B的同時，判斷是否還有數據包需要傳輸，如果有，則繼續(xù)傳輸N' = floor (AT/TS) <Nf新的數據包，其中，AT為源節(jié)點分析丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式所需的處理時間；TS表示源節(jié)點S發(fā)送ー個數據包花費的時間，floor(X)函數表示取大于有理數X的最小整數；以及在執(zhí)行完C之后，繼續(xù)傳輸N-N'個數據包，并獲取新傳輸的N個數據包丟包模式矩陣，然后再返回B0此外，源節(jié)點重傳編碼包的最大重傳次數小于或等于5次。本發(fā)明實施例所述的ー種數據重傳裝置包括丟包模式矩陣獲取単元，用于在每傳輸完N個數據包后獲取這N個數據包的丟包模式矩陣，其中N為自然數；組合方式確定單元，用于分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式；編碼單元，用于根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包；以及 重傳單元，用于依次重傳編碼包。其中，組合方式確定單元包括去零模塊，用于從丟包模式矩陣中去除元素全部為零的列，得到去零丟包模式矩陣；分割模塊，用于將去零丟包模式矩陣分割為兩個子矩陣，其中，第一子矩陣每一列對應的編碼包是可以組合重傳的多個數據包，而第ニ子矩陣每一列對應的數據包是不能和其他數據包組合重傳的數據包；擴展模塊，用于對經過分割之后的第一子矩陣和第二子矩陣中的列進行進一歩合并得到第二丟包模式矩陣和第三子矩陣，其中，合并后的列中的元素最多只有一個等于2 ；以及歸并模塊，用于將第三子矩陣中的列合并到第二丟包模式矩陣中，得到反映待重傳數據包的組合方式的第三丟包模式矩陣，其中，合并后的列所有元素均小于或等于I。本發(fā)明實施例所述的數據重傳方法及裝置通過分析丟包模式矩陣可以有效地對待重傳數據包進行組合，得到待重傳數據包的組合方式，從而減少重傳次數，提高重傳效率。


圖I為無線多播網絡的拓撲模型示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所述的數據重傳方法流程圖；圖3為本發(fā)明實施例所述的數據重傳裝置結構示意圖；圖4分別顯示了接收數據包的終端數目為1000，采用本實施例的數據傳輸方法時全部反饋或部分反饋的情況下的解碼成功概率與重傳次數之間的關系；以及圖5顯示了部分反饋次數與解碼成功概率之間的關系。
具體實施例方式為了提高無線多播網絡的重傳效率，本發(fā)明的實施例提供了ー種數據重傳方法。在本實施例中，實施重傳算法的無線多播網絡的拓撲模型如圖I所示。在圖I所示的無線多播網絡中，S表示源節(jié)點，Ti (I ^ i ^ M)表示M個終端，S廣播發(fā)送N個數據包Pj(l≤ j ≤N)，M和N為自然數，完成發(fā)送(或重傳)一個數據包的時隙為ST，期間所有終端Ti利用ACK/NAK同步反饋其丟包情況，并告知S其序號i。在本發(fā)明中，假定ACK/NAK和重傳包的發(fā)送是可靠的，也即不存在丟失的情況。當S發(fā)送完N個數據包后，根據M個終端反饋的ACK/NAK信息能得到M個終端的丟包模式(Loss Pattern)。這個丟包模式可以用ー個MXN的矩陣表示，記為丟包模式矩陣Ω。Ω中的元素表示第i個用戶是否接收到第j個數據包，取值范圍是{0，1}，其中，等于O表示成功接收，等于I表示丟包。Ω中第i行表示終端Ti的丟包情況，第j列表示數據包P〗被接收的情況。如下表I顯示了ー個丟包模式矩陣Ω的示例,在表I中，N = 10, M = 5。
權利要求
1.ー種數據重傳方法，其特征在于，包括 A，源節(jié)點傳輸完N個數據包后獲取這N個數據包的丟包模式矩陣，其中N為自然數； B，源節(jié)點分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式；以及 C，源節(jié)點根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包，并依次重傳編碼包。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在干，獲取這N個數據包的丟包模式矩陣包括源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣包括當源節(jié)點每傳輸完一個數據包，所有終端將利用ACK/NAK同步反饋其丟包情況；源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據所有終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣包括當源節(jié)點每傳輸完一個數據包,所有接收所述數據包的終端中的M個終端將利用ACK/NAK同步反饋其丟包情況；源節(jié)點在傳輸完N個數據包后根據上述M個終端反饋的ACK/NAK建立丟包模式矩陣。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在干，進ー步包括 源節(jié)點根據終端發(fā)送的參考信號從所有終端中選擇信號質量最差的M個終端作為反饋ACK/NAK的終端，并通過下行控制信令通知所述M個終端反饋ACK/NAK。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述M的取值范圍為10至15個。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，源節(jié)點分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式包括 從丟包模式矩陣中去除元素全部為零的列，得到去零丟包模式矩陣； 將去零丟包模式矩陣分割為兩個子矩陣，其中，第一子矩陣每一列對應的編碼包是可以組合重傳的多個數據包，而第ニ子矩陣每一列對應的數據包是不能和其他數據包組合重傳的數據包； 對經過分割之后的第一子矩陣和第二子矩陣中的列進行進一步合并得到第二丟包模式矩陣和第三子矩陣，其中，合并后的第二丟包模式矩陣的列中的元素最多只有一個等于2;以及 將第三子矩陣中的列合并到第二丟包模式矩陣中，得到反映待重傳數據包的組合方式的第三丟包模式矩陣，其中，合并后的列所有元素均小于或等于I。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，從丟包模式矩陣中去除元素全部為零的列包括將丟包模式矩陣Ω中全部元素為零的列提出來組成ー個子矩陣ω°;剩下的列組成去零丟包模式矩陣ω α。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在干，將去零丟包模式矩陣分割為兩個子矩陣包括 依次選擇去零丟包模式矩陣中的列，把從去零丟包模式矩陣ωα中選擇的滿足下述條件的所有列相加生成列9ek: 條件①沒有被其它列選擇； 條件②合并后Ri (Θ 0k)彡I ;其中，Ri(Q0k)表示列向量Θ 0k(l彡k彡K)中第i行元素值； 將選擇的列對應的數據包進行以比特模2加為基本運算的組合編碼得到編碼包Pk，并將相加后的列放入第一子矩陣中；以及將不能合并的列放入第二子矩陣ωγ。
10.根據權利要求7所述的方法，其特征在干，對經過分割之后的第一子矩陣和第二子矩陣中的列進行進一步合并得到第二丟包模式矩陣和第三子矩陣包括將第二子矩陣的所有列追加到第一子矩陣后面，構成第二丟包模式矩陣ω0γ ； 對于原第二子矩陣中的每一列Θ Y 彡I彡L)，在第二丟包模式矩陣中選擇滿足下述條件的列00Ys(l彡s彡L+K，I) θ Yl與O0ys合并后得到β βγ:，ν“有且僅有一個用戶i*使得尺* ( /)=2;其中，況.*(如ブ)表示列向量Θ 0YS+中第i*行元素值；以及 生成M維零列向量e，并使e(i*) = 1，列向量e和Θ Y i對應的數據包相同，然后將列向量e放入第三子矩陣ω'最后將Θ Y1對應的數據包編入Θ 0Ys對應的編碼包Ps。
11.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，將第三子矩陣中的列合并到第二丟包模式矩陣中包括 對于第三子矩陣ω μ中的列向量e，有e(i*) = i，依次判斷ω 0 γ中的列Θ e Yh(l彡h彡H)，當滿足兄* (e U 0M)=1時，e的目的列為Θ 0 yh,然后將e加到目的列中；其中，ル(e U θβγΗ)=\，表示列向量e和列向量Θ 0 ys中第Γ行元素值之和； 將列向量e對應的數據包編入目的列Θ eYh對應的編碼包Ph(l<h<H)中，并從第三子矩陣中刪除列向量e;以及 將第三子矩陣中不相等的列向量組成ー組并加到一起，并把得到的列追加到第三丟包模式矩陣中，針對每一組，將該組內的各個列向量對應的數據包進行組合編碼得到編碼包。
12.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，源節(jié)點根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包包括源節(jié)點根據第三丟包模式矩陣中每一列對應的編碼包或數據包所示的組合方式對待重傳的數據包進行以比特模2加為基本運算的組合編碼得到待重傳的編碼包。
13.根據權利要求I所述的方法，其特征在干，進ー步包括 在執(zhí)行B的同時，判斷是否還有數據包需要傳輸，如果有，則繼續(xù)傳輸N'=floor (AT/TS) < Nf新的數據包，其中，Λ T為源節(jié)點分析丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式所需的處理時間；TS表示源節(jié)點S發(fā)送ー個數據包花費的時間，floor(X)函數表示取大于有理數X的最小整數；以及 在執(zhí)行完C之后，繼續(xù)傳輸N-N'個數據包，并獲取新傳輸的N個數據包丟包模式矩陣，然后再返回B。
14.根據權利要求I所述的方法，其特征在干，進ー步包括源節(jié)點重傳編碼包的最大重傳次數小于或等于5次。
15.ー種數據重傳裝置，其特征在于，包括丟包模式矩陣獲取単元，用于在每傳輸完N個數據包后獲取這N個數據包的丟包模式矩陣，其中N為自然數； 組合方式確定單元，用于分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式；編碼單元，用于根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包；以及 重傳單元，用于依次重傳編碼包。
16.根據權利要求15所述的裝置，其特征在于，所述組合方式確定單元包括 去零模塊，用于從丟包模式矩陣中去除元素全部為零的列，得到去零丟包模式矩陣；分割模塊，用于將去零丟包模式矩陣分割為兩個子矩陣，其中，第一子矩陣每一列對應的編碼包是可以組合重傳的多個數據包，而第ニ子矩陣每一列對應的數據包是不能和其他數據包組合重傳的數據包； 擴展模塊，用于對經過分割之后的第一子矩陣和第二子矩陣中的列進行進一步合并得到第二丟包模式矩陣和第三子矩陣，其中，合并后的第二丟包模式矩陣的列中的元素最多只有一個等于2;以及 歸并模塊，用于將第三子矩陣中的列合并到第二丟包模式矩陣中，得到反映待重傳數據包的組合方式的第三丟包模式矩陣，其中，合并后的列所有元素均小于或等于I。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種數據重傳方法，包括源節(jié)點傳輸完N個數據包后獲取這N個數據包的丟包模式矩陣，其中N為自然數；源節(jié)點分析獲取的丟包模式矩陣得到待重傳數據包的組合方式；以及源節(jié)點根據待重傳數據包的組合方式對待重傳的數據包進行組合編碼得到待重傳的編碼包，并依次重傳編碼包。相應地，本發(fā)明還提供了一種數據重傳裝置。本發(fā)明通過分析丟包模式矩陣可以有效地對待重傳數據包進行組合，減少重傳次數，提高重傳效率。
文檔編號H04L1/18GK102684856SQ20121001927
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月25日
發(fā)明者盧冀, 張永生, 毛凱, 王曉利, 肖嵩, 蔡寧 申請人:株式會社Ntt都科摩, 西安電子科技大學