CN101917672A

CN101917672A - 无线广播多播业务的协同传输方法

Info

Publication number: CN101917672A
Application number: CN201010251179XA
Authority: CN
Inventors: 李立华; 张平; 杨桅; 宋磊
Original assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Current assignee: Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: CN101917672B

Abstract

本发明公开了一种无线广播多播业务的协同传输方法，该方法包括：A、控制节点控制信源发送广播多播业务数据包到簇用户；B、控制节点选择一个或多个簇成员对未被所有簇用户正确接收的数据包进行簇内重传。应用本发明，信源广播只需要保证每一个数据包至少被簇内的一个簇用户正确接收；簇内正确接收数据包的簇用户将这些数据包重传至发生误包的簇用户，直到所有的用户全部正确接收所有的数据包。广播多播业务数据包的重传主要是在簇用户之间进行的，大大减少了信源重传广播多播信息的次数，减少了信源的能量开销；同时簇用户之间的重传采用网络编码技术，节省了传统方案中重传每一个错误的数据包所带来的开销，提高了系统的频谱效率和吞吐量。

Description

无线广播多播业务的协同传输方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种无线广播多播业务的协同传输方法。

背景技术

随着无线通信技术的不断进步、无线通信网络的广泛应用、无线通信设备性能的迅速提高以及无线通信用户数量的迅猛增长，在无线通信网络中实现广播多播技术已经成为无线通信系统发展的热点之一。无线广播多播技术的应用，将极大的拓展无线通信的业务范围，如新闻播报、天气预报、网络互动游戏以及移动电视等。

可靠的广播多播传输必须保证每一个接收用户都能正确接收信源发出的所有的信息。然而在无线通信系统中，发送端与接收端之间的信道受到路径损耗，阴影衰落以及小尺度衰落等因素的影响，往往是有损的。因此在无线广播多播传输中，必须有完整的机制保证可靠传输。无线通信系统中常用的保障可靠传输的技术分为两类：差错控制编码(FEC)以及自动重传请求(ARQ)。ARQ技术要求信源和接收机之间有一条可靠的反馈信道，使接收机可以实时地通知信源接收机的译码是否正确。如果接收端发生译码错误，信源需要重传接收机没有正确接收的数据包。传统的基于ARQ的广播多播传输中，信源需要向所有的接收机重新广播一些没有正确传输到接收机的包，尽管可能只有一个接收机在初次传输中没有正确接收。

为了提高广播多播的传输效率，国内外的研究者做了大量的工作。一种有效的广播多播传输方案是将ARQ技术与最近提出的网络编码技术相结合。网络编码是一种融合了编码与路由的信息交换技术，在传统的存储转发技术的基础上，通过允许对多个数据包进行编码信息融合，增加单次传输的信息量，提高网络的整体性能。网络编码技术在提高网络的吞吐量、改善负载均衡、减小传输延迟、节省节点能耗、增强网络鲁棒性等方面均显示出其优越性。基于网络编码的无线广播多播传输技术可以有效的减少信源的重传次数。如图1a和1b所示，信源S需要将数据包a和b广播到用户D1和D2。由于信道环境的影响，每个包的第一次传输都会有一个用户发生误码。图1(a)是现有技术中基于ARQ的广播多播业务数据包传输示意图；如图1(a)所示，传统的基于ARQ的广播多播方案重传每一个数据包，因此两个用户都正确解码a和b需要4个时隙。图1(b)是现有技术中基于网络编码的广播多播业务数据包传输示意图；参见图1(b)当a传输发生错误时，不立即重传，而是传一个新的数据包b。经过前两个时隙的传输，用户D1和D2都有一个误包，D1没有正确译码b，D2没有正确译码a。第三个时隙，信源S不是重传a或b，而是广播

其中

表示两个数据包之间的异或操作。通过正确接收

用户D1可以由

恢复出b，用户D2可以由

恢复出a。显然，这种情况下，只需要3个时隙就能使两个用户同时正确接收a和b，提高了广播多播的传输效率。

尽管基于网络编码的无线广播多播传输技术可以有效的减少信源重传次数，但是当信源与接收机之间的信道状况较差时，重传仍需要花费较大的资源，系统的吞吐量和频谱效率受到信源与接收机之间最差信道状况的限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种基于网络编码的无线广播多播业务的协同传输方法，该方法可以大大减少信源的重传次数，且能够有效地提高广播多播的传输效率和吞吐量。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，提供一种无线广播多播业务的协同传输方法，将多个需要接收信源广播多播信息的用户组成一个簇，在所述簇的所有簇用户中，选出一个簇用户作为簇头，其他非簇头的簇用户称为簇成员，该方法包括：

A、控制节点控制信源发送广播多播业务数据包到簇中的每个簇用户；

B、控制节点选择一个或多个正确接收当前时刻之前信源所发送的所有广播多播业务数据包的簇用户对未被所有簇用户正确接收的数据包进行簇内重传。

优选地，所述步骤A具体包括：

A1、信源通过广播的方式将广播多播业务数据包发送给簇中的每个簇用户；

A2、每个簇用户对接收的数据包进行译码，并检测接收到的数据包是否正确，并将译码结果反馈到控制节点；

A3、控制节点根据簇用户反馈的信息向信源反馈每个广播多播业务数据包的接收情况；

A4、信源根据控制节点反馈的每个广播多播业务数据包的接收情况决定重发所述广播多播业务数据包或继续发送新广播多播业务数据包，直到信源没有新的广播多播业务数据包需要传递，且信源发送的每一个数据包都被簇中的至少一个簇用户正确接收。

优选地，所述步骤B具体包括：

B1、控制节点选择一个或多个领导用户进行簇内重传，所述领导用户为正确接收当前时刻之前信源所发送的所有广播多播业务数据包的的簇用户；

B2、接收到簇内重传的簇用户向控制节点反馈每一次簇内重传的接收情况；

B3、控制节点根据簇成员反馈的每依次簇内重传的接收情况决定是否进行下次的簇内重传，直到信源没有新的广播多播业务数据包需要传递，而且所有的簇用户都正确接收了信源发送的所有的数据包，。

优选地，所述步骤A2中每个簇用户正确译码数据包之后，所述方法还包括：每个簇用户存储所述数据包的步骤。

优选地，所述步骤A3之前，所述方法还包括：

控制节点设置簇接收状态表存储并更新簇用户接收情况的步骤。

优选地，所述步骤B1具体包括：控制节点选择一个或多个当前时刻的领导用户发送当前时刻每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合，如果在当前时隙，簇内没有领导用户，则控制节点选择距离当前时隙最近的一个存在领导用户的时隙的领导用户重传那个时隙每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合。

优选地，步骤B1具体包括：控制节点发现当前簇内的领导用户的数量少于两个或某一个没有被所有用户正确译码的数据包达到最大允许的时延时，控制节点选择一个或多个领导用户进行簇内重传。

优选地所述步骤B2中还包括：接收到簇内重传的簇用户更新所存储的数据包的步骤。

优选地，所述控制节点和信源均为蜂窝无线通信系统中的基站，或信源为蜂窝无线通信系统中的基站而控制节点为簇头。

优选地，所述信源为分布式无线通信网络中簇外的其他节点，控制节点为簇头。

(三)有益效果

本发明通过提出了一种无线广播多播业务的协同传输方法，信源广播只需要保证每一个数据包至少被簇内的一个簇用户正确接收；在簇内，簇用户之间共享接收的数据包，即正确接收数据包的簇用户将这些数据包重传至发生误包的簇用户，直到所有的用户全部正确接收所有的数据包。由于广播多播业务数据包的重传主要是在簇用户之间进行的，大大减少了信源重传广播多播信息的次数，减少了信源的能量开销；同时簇用户之间的重传采用网络编码技术，节省了传统方案中重传每一个错误的数据包所带来的开销，提高了系统的频谱效率和吞吐量。

附图说明

图1(a)是现有技术中基于ARQ的广播多播业务数据包传输示意图；

图1(b)是现有技术中基于网络编码的广播多播业务数据包传输示意图；

图2是本发明中无线广播多播业务的协同传输方法的流程图；

图3是本发明实施例中控制节点控制信源发送广播多播业务数据包到簇用户的方法流程图；

图4是本发明实施例中控制节点选择一个或多个簇成员对未被所有簇用户正确接收的数据包进行簇内重传的方法流程图；

图5为本发明所述无线广播多播业务的协同传输方法实施例1的流程图；

图6是本发明所述无线广播多播业务的协同传输方法实施例1的运行示意图；

图7a为本发明实施例2中所述无线广播多播业务的协同传输方法中基站广播的流程图；

图7b为本发明实施例2中所述无线广播多播业务的协同传输方法中簇内重传的流程图；

图8为本发明实施例3中所述无线广播多播业务的协同传输方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明方法可应用于蜂窝网络、无线自组织网络以及无线传感器网络等一切有广播多播业务需求并且可以支持簇的无线通信系统中。

本发明的主要思想为：将需要接收信源广播信息的多个用户组成一个簇，簇中的每个用户称为簇用户。在簇的建立过程中选择一个簇用户做簇头(Cluster Header，CH)，其他非簇头的簇用户成为簇成员(cluster member，CM)。信源通过广播的方式将数据包发送至簇内的每个用户，直到信源发出的每一个数据包都被至少一个簇用户正确接收为止。在簇中，经过信源的广播之后无法被所有用户都正确接收的数据包，由簇中正确接收这些数据包的用户通过网络编码的方式重传给簇中没有正确接收这些数据包的用户，直到该簇中所有的用户正确接收了信源发出的全部广播多播业务数据包。由于每个数据包都被簇中的至少一个簇用户正确接收，因此，通过有限次簇内重传，簇中的每一个用户都能够正确接收所有的数据包。

术语定义

1、控制节点：无线网络传输中，有且仅有一个网络节点控制信源的发送以及所有簇用户之间的重传，该节点称为控制节点。在集中式的无线通信系统中，例如蜂窝无线通信系统，控制节点可以为基站，也可以为簇头；在分布式的无线通信系统中，例如无线自组织网络，控制节点为簇头。

2、簇正确接收数据包：如果一个数据包至少被簇中的一个簇用户正确接收，则称该数据包被簇正确接收或者被簇正确译码。在本发明中，信源只重传没有被簇正确接收的数据包。被簇正确接收，但是并没有被全部簇用户正确接收的数据包需要通过簇内重传使所有簇用户正确接收。

3、多个数据包的线性组合：假设有k个数据包p₁，p₂，...，p_k，称

为这k个数据包的线性组合，其中

表示数据包的异或操作。

4、看到一个包：假设p是信源发出的一个数据包，q是信源在p之后产生的一些数据包的线性组合，如果一个簇用户接收到的信息可以正确译码则称该簇用户能够看到p，或者该簇用户看到了p。显然如果某个簇用户正确译码p，那么它一定看到了p。

5、领导用户：在一个时刻t，如果簇中的某一个簇用户u正确译码了到时刻t为止所有信源发送的且被簇正确接收的数据包，则称该用户为领导用户。反之，如果在时刻t之前有一个数据包被簇正确译码，但是并没有被用户u正确译码，则称用户u为时刻t的非领导用户。

6、信源广播多播结束和广播多播完成：当信源没有新的广播多播业务数据包需要传递，且信源发送的每一个数据包都被簇正确接收时，信源将不再发送任何的数据包，此时称为信源广播多播结束(Source Broadcast/Multicast End，SBME)。如果信源没有新的广播多播业务数据包需要传递，而且所有的簇用户都正确接收了信源发送的所有的数据包，此时称为广播多播完成(Broadcast/MulticastComplete，BMC)。当系统进入BMC状态后，控制节点广播BMC信令，宣布广播多播的过程全部结束。

图2是本发明中无线广播多播业务的协同传输方法的流程图，如图2所示，所述方法包括：

步骤A、控制节点控制信源发送广播多播业务数据包到簇中的每个簇用户。

在本步骤之前，还包括多个需要接收信源广播多播信息的用户形成一个簇，在所述簇的所有簇用户中，选出一个簇用户作为簇头，其他非簇头的簇用户成为簇成员的步骤，其为现有技术。

图3是本发明实施例中控制节点控制信源发送广播多播业务数据包到簇用户的方法流程图；如图3所述，该方法包括：

步骤A1、信源通过广播的方式将广播多播业务数据包发送给簇中的每个簇用户；

步骤A2、每个簇用户对接收的数据包进行译码，并检测接收到的数据包是否正确，并将译码结果反馈到控制节点；

每一个簇用户对接收的数据包进行译码，然后利用CRC校验等方式检测接收到的数据包是否正确，如果正确接收该数据包，该簇用户反馈肯定的确认(Acknowledgment，ACK)到控制节点；反之则反馈否定的确认(Negative Acknowledgment，NACK)到控制节点。

每一个簇用户正确译码了一个数据包q之后，可以将这个数据包在存储器中存储一定的时间，直到该数据包可以安全的删除。存储的目的是为了在之后的簇内重传中对其他未正确接收该数据包的用户进行重传；或者作为非领导用户正确接收到一个由其他簇用户发送的组合数据包之后，通过将它与之前正确接收的数据包进行异或操作，得到一个自己没有看到的数据包。一个数据包可以被正确接收该数据包的簇用户安全的删除的条件是该数据包被所有的用户看到。因为根据本发明，如果数据包q被所有的用户看到，则在下面的传输中q不会再被重传，因此正确接收该数据包的用户既不需要重传该包，也不需要利用该包去译码其他的数据包，即该用户可以安全地删除q。由于非控制节点的簇用户无法获悉其他簇用户的接收情况，控制节点需要在所有的簇用户全部看到数据包q之后，向所有的簇用户广播清除数据包指令，并广播数据包q的序号。特别地，如果簇用户接收到控制节点发出的广播多播完成指令之后，则所有的用户均正确接收了全部的数据包，此时簇用户可以安全地删除存储器中所有的数据包。

步骤A3、控制节点根据簇用户反馈的信息向信源反馈每个广播多播业务数据包的接收情况。

如果所有用户都不能正确接收，则反馈NACK，否则如果至少有一个簇用户正确接收了该数据包，则反馈ACK。即，对于信源发送的每一个广播多播业务数据包，如果簇中任意一个用户能够正确接收这个数据包，则控制节点向信源反馈ACK；如果簇中所有的簇用户都不能正确接收，则控制节点向信源反馈NACK。

为了使控制节点获得簇用户接收信源广播的情况，控制节点还需要将前面时隙的接收情况进行存储，并根据簇用户的反馈进行实时更新。为此需要在控制节点建立、管理和维护一个簇接收状态表(ClusterReception State Table，CRST)。如下表1给出了一个典型的由5个用户构成的广播多播簇的CRST。

包索引	CH	CM1	CM2	CM3	CM4
						1	D	D	SND	D	U
2	D	D	U	D	D
						4	D	D	D	U	U
7	U	D	U	D	D

8

D

U

表1

CRST存储了到目前为止被簇正确接收但是还没有被全部用户正确译码的数据包的索引，以及各个用户对这些数据包的接收情况。表1给出了一个在控制节点存储的CRST的示例。如表1所示，PRST中，每一个数据包有三种可能的接收状态：正确译码(decoded，D)、看到但是并没有正确译码(Seen but not decoded，SND)或未看到(Unseen，U)。

控制节点管理CRST的操作方法包括：

新建CRST表：控制节点在广播多播开始，信源广播第一个数据包之前，生成CRST，新生成的CRST为一个有N列0行的空表，N为簇用户的数量(含簇头)；

新增数据包：当信源生成并广播一个新的数据包后，控制节点在CRST中新增一项关于该数据包的信息，其中每一个簇用户关于该数据包的状态均为未看到；

修改数据包的状态：每一次信源广播或簇内用户重传之后，控制节点根据簇用户反馈的ACK或NACK信息，修改CRST中每一个包的状态；

删除数据包：如果CRST中某一个数据包对所有用户的状态均为D，即所有用户均正确接收了这个数据包，则控制节点删除表中该数据包的记录；

查询：控制节点可以在广播多播进行的过程中，查询簇用户接收信源广播多播信息的情况；

删除表：当广播多播结束之后，控制节点删除CRST表。

其中，所述修改数据包的状态的具体方法为：如果接到用户u关于数据包p的ACK，则该包的状态变为D；如果接收到用户u关于组合数据包

的ACK，p为一个用户u最早的未看到的数据包，q是用户u可以正确译码的一些数据包的线性组合，则控制节点更新用户u关于数据包p的状态为D；如果接收到用户u关于组合数据包

的ACK，其中p为一个用户u最早的未看到的数据包，q是用户u可以正确译码的一些数据包的线性组合(或为0)，s为用户u不能正确译码的一些数据包的线性组合，且组成s的数据包均为信源在p之后产生的，则控制节点更新用户u关于数据包p的状态为SND；其他情况下，CRST保持不变。

其中，所述的查询的具体方法为：1)通过包的序号(ID)查询每个簇用户关于该数据包的状态，确定该包是否可以在表中删除；2)通过簇用户的ID来查询该用户还未正确接收以及还未看到的数据包；3)查询簇中领导用户的情况。控制节点通过检测CRST中用户u每一个数据包的状态可以判断u是否为时刻t的领导用户，即如果用户u关于时刻t以及时刻t之前信源发出的所有数据包的状态都为D，则该用户为时刻t的领导用户，否则为时刻t的非领导用户。

步骤A4、信源根据控制节点反馈的每个广播多播业务数据包的接收情况决定重发所述广播多播业务数据包或继续发送新广播多播业务数据包，直到信源广播多播结束。

针对当前发送的数据包，如果控制节点反馈的是NACK，则信源在下次传输中重传这个数据包，直到该包被簇正确接收，或者达到最大重传次数为止；如果控制节点反馈的是ACK，则表明该数据包为簇正确接收数据包，则信源不再重传该包，而是继续发送新的数据包，重复上述过程直到信源广播多播结束。

步骤B、控制节点选择一个或多个正确接收当前时刻之前信源所发送的所有广播多播业务数据包的簇用户对未被所有簇用户正确接收的数据包进行簇内重传。

在簇中，经过信源的广播之后无法被所有用户都正确接收的数据包，由控制节点选择簇中一个或多个正确接收这些数据包的用户通过网络编码的方式重传给簇中没有正确接收这些数据包的用户，直到该簇中所有的用户正确接收了信源发出的全部广播多播业务数据包。

图4是本发明实施例中控制节点选择一个或多个簇成员对未被所有簇用户正确接收的数据包进行簇内重传的方法流程图；如图4所述，该方法包括：

B1、控制节点选择一个或多个领导用户进行簇内重传。

所述选择一个或多个领导用户的方法为，控制节点选择一个或多个当前时刻的领导用户发送当前时刻每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合；如果在当前时隙，簇内没有领导用户，则控制节点选择距离当前时隙最近的一个存在领导用户的时隙的领导用户重传那个时隙每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合。

所述选择一个或多个领导用户的方法还可以为，选择之前重传数据包次数最少的领导用户，这样可以保证簇内用户一定的公平性或者选择当前时刻所有领导用户，这种方法的优点是发送节点多，可以达到发送分集的效果。

每次簇内重传的数据包是多个数据包的线性组合。假设在时刻t，信源共发送M个数据包，记为p₁，p₂，...，p_M。设P＝{p₁，p₂，...，p_M}，构造下面的集合：D_u是簇用户u能够正确译码的数据包以及这些数据包可能的线性组合的集合，即如果p_i，p_j∈D_u则同理，S_u为u看到但是没有正确译码的数据包以及这些数据包可能的线性组合的集合，N_u为u不能看到的数据包以及这些数据包可能的线性组合的集合。特别地，

表示空的数据包，令

假设在时刻t，用户u接收到的数据包为

其中p为u最早的没有看到的数据包，p∈S_u，s∈S_u，d∈D_u，n∈N_u。如果

则u通过

可以正确译码p；如果

则u通过

可以得到

此时，根据本发明中的定义，u“看到”了p；如果

则通过

u可以得到

B2、接收到簇内重传的簇用户向控制节点反馈每一次簇内重传的接收情况。

在每一次簇内重传之后，每一个非控制节点的簇用户反馈ACK/NACK信息给控制节点。

另外，每个簇用户在接收广播多播业务数据包的过程中，需要实时更新所存储的数据包。如果在某次簇内重传之后，一个簇用户u看到但是并没有正确译码一个数据包p，即u正确接收了

且u无法译码q，q为信源在p之后产生的M个数据包的线性组合，记为那么簇用户需要存储y。记集合Q为Q＝{q₁，...，q_M}。在下面的簇内重传中，每次当u正确译码一个数据包q_i(q_i∈Q)，u将q_i与y相异或，得到一个新的数据包

并用新的数据包替换原来的数据包，直到u正确接收了Q中所有的数据包，u可以正确译码p。

B3、控制节点根据簇成员反馈的每依次簇内重传的接收情况决定是否进行下次的簇内重传，直到广播多播完成。

控制节点根据接收到的ACK/NACK的信息调度下次的簇内重传。由于每个数据包都被簇中的至少一个簇用户正确接收，因此，通过有限次簇内重传，簇中的每一个用户都能够正确接收所有的数据包。

其中步骤B不是必须在步骤A结束后才开始，而是只要在步骤A进行的过程中控制节点发现当前簇内的领导用户的数量少于2个或某一个没有被所有用户正确译码的数据包达到最大允许的时延时，控制节点就选择簇中一个或多个领导用户进行簇内重传。

有鉴于此，本发明的无线广播多播业务的协同传输方法在时间上分为两个传输阶段。

第一传输阶段是从信源广播开始到信源广播多播结束；在这一阶段由于信源的广播与簇用户的簇内重传同时进行，为了避免碰撞，信源的广播与簇用户的簇内重传可以在相互正交的无线资源上进行，例如正交的时间单元或者正交的频率单元。在蜂窝无线通信系统中，基站在广播多播开始前，分配固定的时频资源给簇用户。例如，在时分双工(TDD)蜂窝无线通信系统中，基站的广播在下行时隙，簇内重传在上行时隙。在每个下行时隙，基站广播新数据包，或者重传数据包；在上行时隙，控制节点调度簇用户进行簇内重传。在分布式的无线通信系统中，例如无线自组织网络，信源和簇用户共享相同的时频单元。控制节点根据簇内簇用户接收广播多播业务数据包的情况调度信源和簇用户进行发送。为了避免碰撞，信源和簇用户在收到控制节点发出的发送指令之后才能进行数据包的发送。

第二传输阶段是从信源广播多播结束到广播多播完成；在该阶段，信源不再发送任何的数据包，数据包的重传只在簇内进行。例如，在TDD蜂窝无线通信系统中，在每个下行时隙基站不传递广播多播业务数据包；而在每个上行时隙，簇内的一个或多个用户重传数据包，直到所有簇用户正确接收了信源发送的所有数据包。在分布式的无线通信系统中，例如无线自组织网络，在每一个时隙，控制节点调度一个或多个簇用户进行簇内重传，直到所有簇用户正确接收了信源发送的所有数据包。

实施例1

图5为本发明所述无线广播多播业务的协同传输方法实施例1的流程图，本实施例基于蜂窝无线通信系统。在本实施例中，信源和控制节点均为基站，所有的资源分配，物理和媒体接入层(MAC)信令都是由基站来控制的，具体步骤为：

步骤101：基站判断当前时隙是上行时隙还是下行时隙，如果是下行时隙，则进入步骤102，否则，进入步骤105；

步骤102：基站判断上一个下行时隙所有的簇用户反馈的是否都为NACK：如果是，则基站重传上个下行时隙发送的数据包，进入步骤104；否则，如果至少有一个簇用户反馈的是ACK，则进入步骤103；

步骤103：基站判断是否还有新的数据包要传输：如果有新的数据包需要发送，则在当前时隙广播一个新的数据包，所有的簇用户在蜂窝链路上接收该数据包，进入步骤104；如果没有新的数据包需要发送，则进入步骤107；

步骤104：簇用户分别对基站的广播进行译码，并判断译码是否正确；如果译码正确，则簇用户向基站反馈ACK；否则向基站反馈NACK；基站接收所有簇用户关于当前时隙发送的数据包的ACK/NACK反馈信息，返回步骤101。

步骤105：基站判断在当前上行时隙是否需要进行簇内重传，即判断是否满足簇内重传所需的条件；如果需要簇内重传，则基站选择一个或多个领导用户进行簇内重传，被选为发送端的领导用户在簇链路上发送一个组合数据包，需要接收数据包的簇用户在簇链路上接收数据包，进入步骤106；如果不需要簇内重传，则在该时隙基站和簇用户不做任何操作，返回步骤101。

所述簇内重传所需的条件为当前簇内的领导用户的数量少于2个或某一个没有被所有用户正确译码的数据包达到最大允许的时延。

所述选择一个或多个领导用户的方法为，每次簇内重传是由一个或多个当前时刻的领导用户发送当前时刻每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合。如果在当前时隙，簇内没有领导用户，则控制节点选择距离当前时隙最近的一个存在领导用户的时隙的领导用户重传那个时隙每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合。

步骤106：接收到数据包的簇用户根据数据包接收正确与否向基站反馈ACK或者反馈NACK；基站接收所有簇用户关于当前时隙发送的数据包的ACK/NACK反馈信息；返回步骤101。

步骤107：基站判断是否所有的簇用户都正确接收了基站广播的所有数据包：如果是，则基站广播BMC(广播多播完成)信令，广播多播过程结束；否则如果有簇用户没有收到所有的数据包，则进入步骤108。

步骤108：基站判断当前时隙为上行时隙还是下行时隙：如果是上行时隙，则基站选择一个或多个领导用户进行簇内重传，被选为发送端的领导用户在簇链路上发送一个组合数据包，需要接收数据包的簇用户在簇链路上接收数据包，进入步骤109；如果是下行时隙，基站和簇用户在当前时隙不做任何操作，返回步骤107。

步骤109：接收到数据包的簇用户根据数据包接收正确与否向基站反馈ACK或者反馈NACK；基站接收所有簇用户关于当前时隙发送的数据包的ACK/NACK反馈信息；返回步骤107。

图6是本发明所述无线广播多播业务的协同传输方法实施例1的运行示意图。假设时隙平均分配给上行和下行传输，且奇数时隙为下行，偶数时隙为上行。在前两个下行时隙(时隙1和时隙3)中，基站(BS)传输p1和p2，簇成员(CM)1没有正确译码p2，簇头(CH)两个包全部发生误包，此时控制节点检测到三个簇用户中只剩下一个领导用户，即CM2。因此在接下来的一个上行时隙，即时隙4，CM2发送

其中

表示异或操作。通过正确接收

CM1将之前接收的p1和做异或合并，得到p2。由于CH此前既没有正确译码p1，也没有正确译码p2，因此CH无法正确译码p1或p2，但是根据定义，CH看到了p1。在后面的时隙中，p1将不会被重传。CH正确译码p2之后可以通过将

与p2相异或得到p1，参见时隙6。类似的，在第8时隙，通过传输

CM1可以获得p4，CM2可以获得p3。经过7个时隙的传输，即3个上行时隙，4个下行时隙，簇中的每个用户都正确接收到了p1-p44个广播多播业务数据包。而在传统的没有网络编码的方案中，由于p1-p4的传输过程中均出现了误包，都需要重传至少一次，因此至少要经过8个时隙才会完成。另外，传统的方案中，所有的误包都是由基站重传的，因此需要8个下行时隙才能完成。因此可以看出，在无线蜂窝网络系统中，本发明可以有效的减少基站的重传次数，提高广播多播的传输效率。

实施例2

本实施例基于蜂窝无线通信系统。在本实施例中，信源为基站，控制节点为簇头。基站可以在簇建立的过程中分配固定的时频资源给簇。簇内的重传调度是由CH控制的，对于基站而言，处理过程与单播是类似的，基站可以不知道簇内其他成员的存在。因此基站的广播与簇内的重传可以看做是两个过程，且基站的广播独立于簇内的重传过程。图7a为本发明实施例2中所述无线广播多播业务的协同传输方法中基站广播的流程图。参见图7a，所述基站广播的具体步骤为：

步骤201：基站判断当前时隙是否为下行时隙，如果是，则进入步骤202，否则，基站在当前时隙不做任何操作，等待该时隙结束，返回步骤201；

步骤202：基站判断簇头在上一个下行时隙反馈的是否为NACK：如果是，则基站重传上个下行时隙的数据包，进入步骤204；否则，进入步骤203；

步骤203：基站判断是否还有新的数据包需要发送：如果有新数据包需要发送，则基站在蜂窝链路上广播一个新的数据包，进入步骤204；否则，基站广播SBME信令，通知簇头和簇成员所有的广播数据包基站均已发送完成，基站广播多播结束。

步骤204：基站接收簇头关于簇接收数据包情况的ACK/NACK反馈，返回步骤201。

在基站进行广播的同时，CH根据各个簇用户接收广播多播业务数据包的情况判断是否进行簇内重传。图7b为本发明实施例2中所述无线广播多播业务的协同传输方法中簇内重传的流程图。参见图7b，所述簇内重传的具体步骤如下：

步骤201’：每个基站广播的时隙开始之前，CH检测是否收到基站广播的SBME信息，如果收到则进入步骤205’，否则进入步骤202’；

步骤202’：在每个时隙的开始，CH判断该时隙是否为下行时隙：如果是下行时隙，则CH在蜂窝链路上接收基站的广播，进入步骤203’；否则，如果当前时隙为上行时隙，则进入步骤204’。

步骤203’：CH在簇链路上接收所有CM对当前时隙的译码结果正确与否的ACK/NACK反馈，并判断是否所有簇用户都没有正确接收(包含CH本身)：如果至少有一个簇用户正确接收了该数据包，则CH向基站反馈ACK，返回步骤201′；否则如果所有的簇用户(含CH)都未正确接收该数据包，则CH向基站反馈NACK，返回步骤202’。

步骤204’：CH判断是否需要在当前时隙进行簇内重传，即判断是否满足簇内重传所需的条件，如果需要进行簇内重传，则CH选择一个或多个领导用户进行重传；如果不需要重传，则CH和所有CM在该时隙不做任何操作，返回步骤202’；

步骤205’：CH判断是否所有的簇用户(含CH)都正确接收了基站发出的所有的数据包：如果是，则CH广播BMC信令，宣布广播多播过程结束；否则进入步骤206’。

步骤206’：CH判断当前时隙是否为下行时隙，如果是，则CH和所有的CM在当前时隙不做任何操作；否则，CH选择一个或多个领导用户在簇链路上进行簇内重传；返回步骤205’。

实施例3

图8为本发明实施例3中所述无线广播多播业务的协同传输方法的流程图，本实施例基于分布式无线通信网络，例如无线自组织网络，在该实施例中，信源为所述分布式无线通信网络中簇外的其他节点，例如无线接入点，控制节点为簇头。所述方法具体包括：

步骤301：信源向CH发送广播请求，CH发送开始(START)信令到信源，信源广播开始；

步骤302：信源判断是否还有新的广播多播业务数据包需要发送，如果有，信源广播一个新的数据包p，进入步骤303；否则信源广播SBME，进入步骤307；

步骤303：簇用户接收数据包p，所有的CM根据数据包p的译码结果正确与否向CH反馈ACK/NACK，CH判断是否所有的簇用户(含簇头)都没有正确接收p，如果至少有一个簇用户正确接收了p，则进入步骤304；否则CH向信源反馈NACK，进入步骤306；

步骤304：CH判断是否需要进行簇内重传，即判断是否满足簇内重传所需的条件，如果不需要重传，则CH向信源反馈ACK，返回步骤302；如果需要重传，CH通知一个或多个领导用户在该时隙重传数据包p，信源在该时隙不传输，进入步骤305；

步骤305：簇用户接收簇内重传，所有接到数据包的CM根据数据包的译码结果正确与否向CH反馈ACK/NACK，返回步骤304；

步骤306：信源重传数据包p；返回步骤303；

步骤307：CH判断是否所有的簇用户(含簇头)都正确接收了信源发出的所有的数据包：如果是，则CH广播BMC信令，宣布广播多播过程结束；否则，CH选择一个或多个领导用户进行簇内重传，返回步骤307。

由以上实施例可以看出，本发明实施例通过提出了一种无线广播多播业务的协同传输方法，信源广播只需要保证每一个数据包至少被簇内的一个簇用户正确接收；在簇内，簇用户之间共享接收的数据包，即正确接收数据包的簇用户将这些数据包重传至发生误包的簇用户，直到所有的用户全部正确接收所有的数据包。广播多播业务数据包的重传主要是在簇用户之间进行的，大大减少了信源重传广播多播信息的次数，减少了信源的能量开销；同时簇用户之间的重传采用网络编码技术，节省了传统方案中重传每一个错误的数据包所带来的开销，提高了系统的频谱效率和吞吐量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种无线广播多播业务的协同传输方法，其特征在于，将多个需要接收信源广播多播信息的用户组成一个簇，在所述簇的所有簇用户中，选出一个簇用户作为簇头，其他非簇头的簇用户称为簇成员，该方法包括：

2.如权利要求1所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

3.如权利要求1所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B3、控制节点根据簇成员反馈的每一次簇内重传的接收情况决定是否进行下次的簇内重传，直到信源没有新的广播多播业务数据包需要传递，而且所有的簇用户都正确接收了信源发送的所有的数据包。

4.如权利要求2所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤A2中每个簇用户正确译码数据包之后，所述方法还包括：每个簇用户存储所述数据包的步骤。

5.如权利要求2所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤A3之前，所述方法还包括：

控制节点设置簇接收状态表以存储并更新簇用户接收情况的步骤。

6.如权利要求3所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤B1具体包括：控制节点选择一个或多个当前时刻的领导用户，发送当前时刻每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合，如果在当前时隙，簇内没有领导用户，则控制节点选择距离当前时隙最近的一个存在领导用户的时隙的领导用户，重传那个时隙每个非领导用户的最早的一个没有看到的数据包的线性组合。

7.如权利要求3所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤B1具体包括：控制节点发现当前簇内的领导用户的数量少于两个或任一个没有被所有用户正确译码的数据包的时延达到最大允许的时延时，控制节点选择一个或多个领导用户进行簇内重传。

8.如权利要求3所述的协同传输方法，其特征在于，所述步骤B2中还包括：接收到簇内重传的簇用户更新所存储的数据包的步骤。

9.如权利要求1-8中任一项所述的协同传输方法，其特征在于，所述控制节点和信源均为蜂窝无线通信系统中的基站，或信源为蜂窝无线通信系统中的基站而控制节点为簇头。

10.如权利要求1-8中任一项所述的协同传输方法，其特征在于，所述信源为分布式无线通信网络中簇外的其他节点，控制节点为簇头。