專利名稱：基于分布式噴泉碼的車輛自組織網(wǎng)絡實時組播方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無線通信領域中的分布式噴泉編碼組播方案，具體涉及一種將分布式噴泉碼應用在車輛自組織網(wǎng)絡中，以提供實時組播服務的方法，屬于通信技術領域。
背景技術：
車輛自組織網(wǎng)絡(Vehicular Ad hoc networks, VANETs)是以車輛為節(jié)點的Ad-hoc網(wǎng)絡，是道路上車輛間、車輛與固定接入點之間相互通信組成的開放式移動網(wǎng)絡，是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。車輛自組織網(wǎng)絡的設計目標是建立一個車輛間通信的平臺，實現(xiàn)汽車間的無線通信。VANETs的應用可以增強交通安全性，提高交通效率，改善行車環(huán)境，因此引起了汽車工業(yè)界和學術界的廣泛關注。隨著VANETs的發(fā)展，許多新的應用也隨之出現(xiàn)，如緊急事件處理，輔助駕駛，交通信息共享，廣告娛樂和用戶通訊等。這些應用不但拓寬司機的視野，加強交通安全；并且共享實時交通數(shù)據(jù)，優(yōu)化道路流量；還可以傳播娛 樂廣告，使乘客享受優(yōu)質的乘車。在VANETs中，廣播和組播業(yè)務是最為常用的技術。比如，當車輛發(fā)生緊急事故時，車輛可以立刻廣播這個消息，提醒周圍的車輛；車輛可以將所駛的路況信息不斷廣播，但是由于消息具有實時性，所以要求廣播和組播技術盡量減少延時。具體的應用場景見附圖
2。在傳統(tǒng)的自動重發(fā)請求(ARQ)方法中，當用戶數(shù)很大時，用戶反饋的ARQ信息可能會占據(jù)絕大多數(shù)的網(wǎng)絡資源，使得正常的通信不能順利進行，這種情況稱為“反饋風暴”。在這種情況下，重傳方式完全不起作用，前向糾錯方法的效率也不高。而且，ARQ技術無論數(shù)據(jù)包接收成功與否都需要不停的反饋，增加了組播業(yè)務延時。數(shù)字噴泉碼(fountain code)的概念提出可以有效地解決反饋風暴問題，只有當完全譯碼時，才向發(fā)射端發(fā)送一個反饋，噴泉碼不僅顯著減少了用戶反饋量，而且提高了系統(tǒng)傳輸可靠性。LT碼是第一種可用的噴泉碼，其編碼過程如下( I)從度分布中，隨機的選擇一個值d，該值為編碼包由幾個數(shù)據(jù)包生成，d稱為該編碼包的度數(shù)；(2)從源數(shù)據(jù)包中隨機選擇d個數(shù)據(jù)包，將該d個數(shù)據(jù)包進行異或；(3)重復上述步驟，生成噴泉編碼包。在編碼方案上，分布式LT碼(DLT)將LT碼推廣到多信源的場景?？紤]如圖I所示的多接入中繼信道。兩個信源節(jié)點有不同的數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)量相同。3條連接鏈路是刪除信道。由于DLT碼的基本思想是中繼節(jié)點異或運算后產(chǎn)生的碼為類似LT碼，而且中繼節(jié)點的異或運算所產(chǎn)生的新的編碼符號的度分布是兩個信源產(chǎn)生的編碼符號的度分布的卷積，于是各個信源的度分布就等價于LT碼的度分布(魯棒孤立度分布Robust SolitonDistribution, RSD)的去卷積。Puducheri等人已經(jīng)給出各源點的度分布為去卷積孤立度分布(Deconvolved Soliton Distribution, DSD),如下式所不:P (i) = λ · f ⑴ + (I- λ ) · μ " (i), for I ^ i ^ k/2 (I)其中，p(i)表示度為i的概率分布，度表示該編碼包由幾個數(shù)據(jù)包異或生成，入表示分別來自兩個信源的兩個編碼包在中繼節(jié)點進行異或的概率，I-λ則表示來自兩個信源的兩個編碼包在中繼節(jié)點隨機丟掉其中一個并且傳輸另外一個編碼數(shù)據(jù)包的概率，f(i)表示DLT碼異或的度分布，μ " (i)表示DLT碼直傳的度分布，λ，f(i)和μ " (i)在Puducheri 的文獻《Distributed LT codes))中給出。雙源DLT的具體編碼步驟如下(I)兩源獨立地根據(jù)一個去卷積的孤立度分布(DSD)，分別隨機選擇一個度d，該值表示噴泉編碼包由幾個數(shù)據(jù)包異或后生成；( 2 )兩源從各自的輸入源數(shù)據(jù)包分組中隨機選擇d個數(shù)據(jù)包，將該d個數(shù)據(jù)包進行異或運算，分別產(chǎn)生各自的編碼包傳給中繼節(jié)點；(3)中繼節(jié)點將分別來自兩個源的兩個編碼包進行異或操作或者任選其一直傳后發(fā)送給目的節(jié)點。 (4)重復上述步驟，源源不斷的將數(shù)據(jù)包從源端發(fā)送到目的節(jié)點生成編碼分組。由于傳統(tǒng)的噴泉編碼傳輸方案在中繼節(jié)點需要儲存足夠的數(shù)據(jù)包中繼節(jié)點才能譯碼轉發(fā)給目的節(jié)點，造成很大的傳輸延時，因此，需要提供一種具有較小延時的組播方案。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決減少傳輸延時的問題，提出了一種改進的基于分布式噴泉碼(DLT碼)的車輛自組織網(wǎng)絡實時組播方法(MDLT)，不僅有效減少了組播業(yè)務的延時而且和基于傳統(tǒng)DLT碼的傳輸方案相比降低了 FER的損失。本發(fā)明方法為實現(xiàn)從一個源端(基站)，經(jīng)r個中繼車輛向d個目的車輛組播發(fā)送k個源數(shù)據(jù)包，采用的技術方案如下步驟1，將k個數(shù)據(jù)包分成兩個集合Ic1和k2，每個集合都包含k/2個數(shù)據(jù)包。采用改進的去卷積孤立度分布(MDSD)，得到異或模式的選取概率入1]1及其度分布匕(丨)，以及直傳模式的選取概率I- λ m及其度分布μ ' i (i)。所述的改進的去卷積孤立度分布的求解過程在基于傳統(tǒng)的LT碼度分布的分解技術將LT碼的魯棒孤立度分布μ (i) (Robust Soliton Distribution, RSD)分成兩部分基礎上進行
權利要求
1.基于分布式噴泉碼的車輛自組織網(wǎng)絡實時組播方法，其特征在于為實現(xiàn)從一個源端，經(jīng)r個中繼車輛向d個目的車輛組播發(fā)送k個源數(shù)據(jù)包，采用的技術方案如下 步驟1，將k個數(shù)據(jù)包分成兩個集合ki和k2，每個集合都包含k/2個數(shù)據(jù)包；采用改進的去卷積孤立度分布，得到異或模式的選取概率λ m及其度分布f；(i)，以及直傳模式的選取概率I-λ m及其度分布μ ' i(i); 所述的改進的去卷積孤立度分布的求解過程在基于傳統(tǒng)的LT碼度分布的分解技術將LT碼的魯棒孤立度分布μ (i)分成兩部分基礎上進行
2.根據(jù)權利要求I所述的基于分布式噴泉碼的車輛自組織網(wǎng)絡實時組播方法，其特征在于步驟3在異或模式下生成DLT編碼包又分為兩種情況 a.中繼車輛沒有已存的DLT編碼包，則根據(jù)乙(1)選擇d個數(shù)據(jù)包用來異或生成DLT編碼包，并將該DLT編碼包儲存在中繼車輛；b.中繼車輛已經(jīng)存有DLT編碼包，則根據(jù)乙⑴選擇d個數(shù)據(jù)包用來異或生成新的DLT編碼包 ；如果新的DLT編碼包與中繼車輛已存在的DLT編碼包來自不同的集合Ic1和k2，那么將新的DLT編碼包與中繼車輛的DLT編碼包進行異或后形成MLT編碼包，并通過組播發(fā)送給目的車輛；如果二者來自相同的集合，那么選擇其中的任意一個儲存在中繼車輛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線通信領域中的分布式噴泉編碼組播方案，具體涉及一種將分布式噴泉碼應用在車輛自組織網(wǎng)絡中，以提供實時組播服務的方法，屬于通信技術領域。首先采用改進的去卷積孤立度分布，得到異或模式的選取概率及其度分布，以及直傳模式的選取概率及其度分布；然后在0到1之間產(chǎn)生一個隨機數(shù)，選擇傳輸模式；并生成多個編碼包，采用基于DLT碼的改進的MDLT組播方案實現(xiàn)車輛自組織。本發(fā)明操作簡單，不需要儲存一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包重新譯碼，與傳統(tǒng)的基于ARQ和基于LT碼的組播方案相比，在組播一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包時，本發(fā)明的兩個方案具有更小的延時，顯著提高了系統(tǒng)傳輸效率。
文檔編號H04L1/00GK102882642SQ201210352128
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權日2012年9月20日
發(fā)明者費澤松, 周園, 黃蓋世, 楊昂, 匡鏡明 申請人:北京理工大學