CN102098132B - 基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法 - Google Patents

基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法 Download PDF

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CN102098132B CN 201010521942 CN201010521942A CN102098132B CN 102098132 B CN102098132 B CN 102098132B CN 201010521942 CN201010521942 CN 201010521942 CN 201010521942 A CN201010521942 A CN 201010521942A CN 102098132 B CN102098132 B CN 102098132B
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Abstract

本发明公开了一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法。本发明方法中，中继节点按照其正确接收信息信源节点的数目进行分级，正确接收信息信源节点数较多的中继节点具有较高的优先级，具有较高优先级的中继节点可以优先被选择用来判别是否可以根据从信源节点和其他中继节点所获得的信息来判别可否进行有效网络译码，如可以，则该中继节点处于激活状态，并将网络译码后的数据包进行随机网络编码后进行转发；否则，该中继节点处于空闲状态。本发明方法能够降低接收节点端的中断概率。

Description

基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法
技术领域
本发明涉及一种无线网络的网络编码方法，尤其涉及一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法，属于网络编码领域和无线通信中的协作通信领域。 
背景技术
网络编码技术首先由Ahlsuedu等学者在“IEEE Tran. Info. Theory, 2000, 46(7):1204-1216”上所发表的论文“Network information flow”中提出。该论文指出如果中间节点对所接收的数据包在网络层进行编码后再转发，而不是直接进行路由转发，网络容量可被相应提高。当前网络编码技术可分为确定性网络编码技术和随机网络编码技术两种。确定性网络编码可取得较好的系统性能，但需要知道整个网络的拓扑结构信息，适用于具有固定拓扑结构的网络。随机网络编码性能不如确定性网络编码，但不需要知道网络的拓扑结构信息。而对于无线网络，由于节点的动态接入、信道的时变等因素的影响，往往具有动态拓扑结构，因而相对而言，随机网络编码更适用于无线网络。
网络编码技术在网络层进行，其往往假定物理层具有可靠的物理链接性能。但实际无线网络的物理信道由于受多径衰落等因素影响而变得不可靠。协作中继技术作为一种先进的无线通信模式，引起了学术界和产业界的共同关注，其可以提高无线网络的覆盖范围和物理层链路的链接性能。因而可以考虑将随机网络编码技术和协作中继技术相结合，利用协作中继技术来提高无线网络的覆盖范围和物理层链路的链接性能，利用随机网络编码技术来提高无线网络的网络容量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法，能够降低接收节点端的中断概率(OP ,outage probability)。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法，所述无线协作中继网络包括至少一对信源节点-接收节点和至少一个中继节点，其特征在于：
该网络的数据发送分为两阶段，第一阶段由所有信源节点轮流发送数据包，第二阶段由处于激活状态的中继节点轮流发送数据包；其中第二阶段包括如下步骤：
步骤A、所有中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，并按照正确接收信源节点数目的多少对中继节点进行分级：正确接收信源节点数较多的中继节点具有较高的优先级，正确接收信源节点数目相同的中继节点具有相同的优先级；
步骤B、依照优先级从高到低的次序，各中继节点依次执行如下操作：根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，如是，则该中继节点处于激活状态，并进行网络译码，将网络译码后的数据包进行随机网络编码，然后将网络编码后的数据包发送至其它中继节点和接收节点；如否，则该中继节点处于空闲状态；
各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，如是，则进行网络译码恢复出信源节点所发送的数据包；如否，则中断发生。
所述中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，具体按照如下方法：
用                                                
Figure 380649DEST_PATH_IMAGE001
表示物理层信源节点(
Figure 944890DEST_PATH_IMAGE003
)所发送的信号，
Figure 213192DEST_PATH_IMAGE004
表示中继节点
Figure 175332DEST_PATH_IMAGE005
(
Figure 928393DEST_PATH_IMAGE006
)所对应接收的信号，其中，
Figure 26799DEST_PATH_IMAGE007
表示网络中信源节点-接收节点对的个数，
Figure 967466DEST_PATH_IMAGE008
表示网络中中继节点的个数，
Figure 229952DEST_PATH_IMAGE009
为所给定的数据传输速率，则如果
Figure 396491DEST_PATH_IMAGE002
与
Figure 552666DEST_PATH_IMAGE005
间的互信息量
Figure 723622DEST_PATH_IMAGE010
大于或等于
Figure 332458DEST_PATH_IMAGE009
，则能正确接收
Figure 700652DEST_PATH_IMAGE002
所发送的信号。
所述中继节点根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，具体按照以下方法：
假定在网络层每个数据包包含个信息比特，第
Figure 640106DEST_PATH_IMAGE012
个信源节点所发送的数据包为
Figure 148448DEST_PATH_IMAGE013
，将映射成有限域中符号
Figure 188451DEST_PATH_IMAGE016
，其中
Figure 500484DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 862589DEST_PATH_IMAGE018
，则可将
Figure 985397DEST_PATH_IMAGE019
表示成；假如中继节点
Figure 483429DEST_PATH_IMAGE021
处于激活状态，则
Figure 385526DEST_PATH_IMAGE021
进行随机网络编码后的数据包可被表示成
Figure 741552DEST_PATH_IMAGE022
，其中
Figure 342648DEST_PATH_IMAGE023
为随机网络编码系数，
Figure 262062DEST_PATH_IMAGE023
在有限域
Figure 769398DEST_PATH_IMAGE015
中进行独立均匀的随机选取；假如网络中所有
Figure 483276DEST_PATH_IMAGE024
个中继节点都处于激活状态，则网络中所有
Figure 840177DEST_PATH_IMAGE025
个信源节点和
Figure 297703DEST_PATH_IMAGE024
个中继节点所发送的数据包可被表示成
Figure 659545DEST_PATH_IMAGE026
，其中，
Figure 391451DEST_PATH_IMAGE028
(
Figure 387089DEST_PATH_IMAGE003
)为单位矩阵
Figure 869017DEST_PATH_IMAGE029
的第行，()为中继节点
Figure 391954DEST_PATH_IMAGE005
所对应的随机网络编码系数；对于中继节点(而言，假定信源节点
Figure 795274DEST_PATH_IMAGE033
()所发送的信号不能被中继节点
Figure 586960DEST_PATH_IMAGE031
所正确接收，即有
Figure 112620DEST_PATH_IMAGE035
，则将
Figure 768598DEST_PATH_IMAGE036
从矩阵
Figure 328892DEST_PATH_IMAGE037
中删除；假定处于激活状态的中继节点(
Figure 926544DEST_PATH_IMAGE039
)所发送的信息不能被中继节点
Figure 123563DEST_PATH_IMAGE031
所正确接收，即有
Figure 351413DEST_PATH_IMAGE040
，则将
Figure 90699DEST_PATH_IMAGE041
从矩阵
Figure 840218DEST_PATH_IMAGE037
中删除，由此可得到行删除后的矩阵
Figure 588732DEST_PATH_IMAGE042
为中继节点
Figure 608771DEST_PATH_IMAGE031
所对应的网络编码转换矩阵；如果矩阵
Figure 784538DEST_PATH_IMAGE042
的秩小于
Figure 18423DEST_PATH_IMAGE025
，即
Figure 305048DEST_PATH_IMAGE043
，则中继节点
Figure 445173DEST_PATH_IMAGE031
不能根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息来进行有效的网络译码；如果
Figure 791841DEST_PATH_IMAGE044
，则中继节点
Figure 250373DEST_PATH_IMAGE031
能进行有效网络译码。
所述各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，具体按照以下方法：
取矩阵
Figure 278372DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 522272DEST_PATH_IMAGE028
(
Figure 852890DEST_PATH_IMAGE003
)为单位矩阵
Figure 67227DEST_PATH_IMAGE029
的第
Figure 633337DEST_PATH_IMAGE012
行，
Figure 544793DEST_PATH_IMAGE030
(
Figure 233263DEST_PATH_IMAGE006
)为中继节点
Figure 666387DEST_PATH_IMAGE005
所对应的随机网络编码系数，在所述两阶段数据包发送完成后，对于接收节点
Figure 98506DEST_PATH_IMAGE045
(
Figure 67730DEST_PATH_IMAGE003
)而言，假定信源节点
Figure 927101DEST_PATH_IMAGE033
(
Figure 535937DEST_PATH_IMAGE034
)所发送的信号不能被所正确接收，即有
Figure 825504DEST_PATH_IMAGE046
，则将
Figure 606509DEST_PATH_IMAGE036
从矩阵
Figure 76542DEST_PATH_IMAGE037
中删除；假定处于激活状态的中继节点
Figure 788146DEST_PATH_IMAGE038
()所发送的信息不能被
Figure 933137DEST_PATH_IMAGE045
所正确接收，即有
Figure 313303DEST_PATH_IMAGE048
，则将
Figure 143112DEST_PATH_IMAGE041
从矩阵
Figure 190702DEST_PATH_IMAGE037
中删除，其中，
Figure 313510DEST_PATH_IMAGE007
表示网络中信源节点-接收节点对的个数，表示网络中中继节点的个数，由此可得到行删除后的矩阵
Figure 608280DEST_PATH_IMAGE049
为接收节点
Figure 261109DEST_PATH_IMAGE045
所对应的网络编码转换矩阵，如果矩阵
Figure 741769DEST_PATH_IMAGE049
的秩小于
Figure 362106DEST_PATH_IMAGE025
，即
Figure 262280DEST_PATH_IMAGE050
，则接收节点
Figure 97511DEST_PATH_IMAGE045
不能根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码；如果矩阵
Figure 811390DEST_PATH_IMAGE049
的秩等于，则接收节点
Figure 360237DEST_PATH_IMAGE045
能够根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码。
本发明方法根据正确接收信息信源节点数目的多少将中继节点分成不同的优先级，正确接收信息信源节点数目较多的中继节点具有较高的优先级，优先级高的中继节点首先被用于判别能否进行有效的网络译码，如果能够，则该中继节点处于激活状态，并将网络译码后的数据包进行随机网络编码后进行转发。相比现有技术，本发明方法可降低接收节点端的中断概率。
附图说明
图1为本发明方法所适用的无线中继协作网络的模型图；
图2为使用本发明方法时信源节点和中继节点的工作流程图；
图3为具体实施方式中所述仿真实验的结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
本发明所述的无线协作中继网络，如附图1所示，包括对信源节点-接收节点
Figure 872438DEST_PATH_IMAGE051
和
Figure 453986DEST_PATH_IMAGE024
个中继节点
Figure 715203DEST_PATH_IMAGE052
，该网络的数据发送分为两阶段，第一阶段由所有信源节点轮流发送数据包，第二阶段由处于激活状态的中继节点轮流发送数据包；其中第二阶段包括如下步骤：
步骤A、所有中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，并按照正确接收信源节点数目的多少对中继节点进行分级：正确接收信源节点数较多的中继节点具有较高的优先级，正确接收信源节点数目相同的中继节点具有相同的优先级；
步骤B、依照优先级从高到低的次序，各中继节点依次执行如下操作：根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，如是，则该中继节点处于激活状态，并进行网络译码，将网络译码后的数据包进行随机网络编码，然后将网络编码后的数据包发送至其它中继节点和接收节点；如否，则该中继节点处于空闲状态；
各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，如是，则进行网络译码恢复出信源节点所发送的数据包；如否，则中断发生。
所述中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，具体按照如下方法：
用
Figure 197131DEST_PATH_IMAGE001
表示物理层信源节点
Figure 252812DEST_PATH_IMAGE002
(
Figure 318725DEST_PATH_IMAGE003
)所发送的信号，
Figure 383633DEST_PATH_IMAGE004
表示中继节点
Figure 720068DEST_PATH_IMAGE005
(
Figure 946650DEST_PATH_IMAGE006
)所对应接收的信号，其中，
Figure 520368DEST_PATH_IMAGE007
表示网络中信源节点-接收节点对的个数，
Figure 123387DEST_PATH_IMAGE008
表示网络中中继节点的个数，
Figure 314328DEST_PATH_IMAGE009
为所给定的数据传输速率，则如果与
Figure 440733DEST_PATH_IMAGE005
间的互信息量
Figure 96711DEST_PATH_IMAGE010
大于或等于，则
Figure 976123DEST_PATH_IMAGE005
能正确接收
Figure 989078DEST_PATH_IMAGE002
所发送的信号。
所述中继节点根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，具体按照以下方法：
假定在网络层每个数据包包含
Figure 186098DEST_PATH_IMAGE011
个信息比特，第个信源节点所发送的数据包为
Figure 418813DEST_PATH_IMAGE013
，将映射成有限域中符号
Figure 123836DEST_PATH_IMAGE016
，其中
Figure 50334DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 37882DEST_PATH_IMAGE018
，则可将
Figure 570845DEST_PATH_IMAGE019
表示成
Figure 960238DEST_PATH_IMAGE020
；假如中继节点
Figure 792059DEST_PATH_IMAGE021
处于激活状态，则
Figure 266902DEST_PATH_IMAGE021
进行随机网络编码后的数据包可被表示成
Figure 606486DEST_PATH_IMAGE022
，其中
Figure 850385DEST_PATH_IMAGE023
为随机网络编码系数，
Figure 118687DEST_PATH_IMAGE023
在有限域
Figure 815247DEST_PATH_IMAGE015
中进行独立均匀的随机选取；假如网络中所有
Figure 695872DEST_PATH_IMAGE024
个中继节点都处于激活状态，则网络中所有
Figure 872906DEST_PATH_IMAGE025
个信源节点和个中继节点所发送的数据包可被表示成
Figure 994501DEST_PATH_IMAGE026
，其中
Figure 426619DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 395843DEST_PATH_IMAGE028
(
Figure 255215DEST_PATH_IMAGE003
)为单位矩阵
Figure 172706DEST_PATH_IMAGE029
的第
Figure 142936DEST_PATH_IMAGE012
行，
Figure 966666DEST_PATH_IMAGE030
(
Figure 996939DEST_PATH_IMAGE006
)为中继节点
Figure 404656DEST_PATH_IMAGE005
所对应的随机网络编码系数；对于中继节点
Figure 178577DEST_PATH_IMAGE031
(
Figure 856814DEST_PATH_IMAGE032
而言，假定信源节点
Figure 372502DEST_PATH_IMAGE033
()所发送的信号不能被中继节点
Figure 346591DEST_PATH_IMAGE031
所正确接收，即有
Figure 128603DEST_PATH_IMAGE035
，则将从矩阵中删除；假定处于激活状态的中继节点
Figure 811760DEST_PATH_IMAGE038
(
Figure 960195DEST_PATH_IMAGE039
)所发送的信息不能被中继节点
Figure 503171DEST_PATH_IMAGE031
所正确接收，即有
Figure 874241DEST_PATH_IMAGE040
，则将从矩阵
Figure 533947DEST_PATH_IMAGE037
中删除，由此可得到行删除后的矩阵
Figure 513404DEST_PATH_IMAGE042
为中继节点
Figure 106191DEST_PATH_IMAGE031
所对应的网络编码转换矩阵；如果矩阵
Figure 563717DEST_PATH_IMAGE042
的秩小于
Figure 692604DEST_PATH_IMAGE025
，即
Figure 577383DEST_PATH_IMAGE043
，则中继节点
Figure 657466DEST_PATH_IMAGE031
不能根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息来进行有效的网络译码；如果
Figure 918683DEST_PATH_IMAGE044
，则中继节点
Figure 899146DEST_PATH_IMAGE031
能进行有效网络译码。
所述各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，具体按照以下方法：
取矩阵
Figure 892510DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure 709156DEST_PATH_IMAGE028
(
Figure 259217DEST_PATH_IMAGE003
)为单位矩阵
Figure 844919DEST_PATH_IMAGE029
的第
Figure 419356DEST_PATH_IMAGE012
行，
Figure 723298DEST_PATH_IMAGE030
()为中继节点
Figure 517259DEST_PATH_IMAGE005
所对应的随机网络编码系数，在所述两阶段数据包发送完成后，对于接收节点
Figure 164010DEST_PATH_IMAGE045
(
Figure 955248DEST_PATH_IMAGE003
)而言，假定信源节点
Figure 34063DEST_PATH_IMAGE033
(
Figure 345089DEST_PATH_IMAGE034
)所发送的信号不能被
Figure 179053DEST_PATH_IMAGE045
所正确接收，即有
Figure 444206DEST_PATH_IMAGE046
，则将
Figure 389028DEST_PATH_IMAGE036
从矩阵
Figure 554561DEST_PATH_IMAGE037
中删除；假定处于激活状态的中继节点(
Figure 308945DEST_PATH_IMAGE047
)所发送的信息不能被
Figure 791879DEST_PATH_IMAGE045
所正确接收，即有
Figure 77498DEST_PATH_IMAGE048
，则将从矩阵
Figure 487150DEST_PATH_IMAGE037
中删除，其中，
Figure 773775DEST_PATH_IMAGE007
表示网络中信源节点-接收节点对的个数，表示网络中中继节点的个数，由此可得到行删除后的矩阵
Figure 994989DEST_PATH_IMAGE049
为接收节点
Figure 719100DEST_PATH_IMAGE045
所对应的网络编码转换矩阵，如果矩阵
Figure 809416DEST_PATH_IMAGE049
的秩小于，即
Figure 56038DEST_PATH_IMAGE050
，则接收节点
Figure 270375DEST_PATH_IMAGE045
不能根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码；如果矩阵的秩等于
Figure 75837DEST_PATH_IMAGE025
，则接收节点
Figure 747995DEST_PATH_IMAGE045
能够根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码。
使用本发明方法时，系统中的信源节点和中继节点的工作流程如附图2所示。
用
Figure 135114DEST_PATH_IMAGE053
表示一个数据包所包含的时隙数，
Figure 567233DEST_PATH_IMAGE054
和
Figure 270878DEST_PATH_IMAGE055
分别表示信源节点
Figure 130249DEST_PATH_IMAGE056
和中继节点
Figure 47740DEST_PATH_IMAGE021
间的信道增益以及信源节点和接收节点
Figure 107280DEST_PATH_IMAGE057
间的信道增益，表示中继节点
Figure 545269DEST_PATH_IMAGE021
的接收端信道噪声量，
Figure 319190DEST_PATH_IMAGE059
表示接收节点
Figure 184378DEST_PATH_IMAGE057
的接收端信道噪声量。假设第一阶段当前由信源节点发送数据包，则中继节点和接收节点端物理层所接收的信号可被分别表示成：
Figure 408576DEST_PATH_IMAGE061
在第二阶段，如果中继节点处于激活状态，则其向其它中继节点和接收节点发送信号，其它中继节点和接收节点物理层所对应的接收信号可被分别表示成：
Figure 578975DEST_PATH_IMAGE062
Figure 961284DEST_PATH_IMAGE063
 为简便，我们假定所有节点间的物理信道具有相同的统计属性，则有
Figure 77007DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 792153DEST_PATH_IMAGE065
；
此时，中继节点
Figure 581468DEST_PATH_IMAGE066
处于激活状态的概率密度可被表示成：
Figure 936226DEST_PATH_IMAGE067
其中  
Figure 606373DEST_PATH_IMAGE068
Figure 300659DEST_PATH_IMAGE069
Figure 326122DEST_PATH_IMAGE070
；
接收节点端的中断概率可被表示成
其中
Figure 190807DEST_PATH_IMAGE073
Figure 341165DEST_PATH_IMAGE074
Figure 922713DEST_PATH_IMAGE075
上式中
Figure 183930DEST_PATH_IMAGE076
表示第二阶段有
Figure 462596DEST_PATH_IMAGE077
个节点处于空闲状态。
而对于传统的随机网络编码方法，中继节点并不进行网络译码，中继节点只有将个信源节点所发送的信息均能正确接收才处于激活状态，中继节点处于激活状态的概率密度可被表示为
Figure 725136DEST_PATH_IMAGE078
，相应的
Figure 794240DEST_PATH_IMAGE079
可被表示为
Figure 192991DEST_PATH_IMAGE080
。
根据上述推导得到的公式，我们可以利用仿真实验分别得到采用本发明方法与传统方法进行网络编码时，接收节点端的中断概率，并对二者进行比较。所采用的仿真实验具体为：取系统的信源节点-接收节点对数
Figure 622836DEST_PATH_IMAGE081
，中继节点数
Figure 661199DEST_PATH_IMAGE082
，分别采用两种编码方法的条件下，绘制当
Figure 513486DEST_PATH_IMAGE083
的值分别取2、4、8时相应的OP-曲线，最终得到的结果如附图3所示。
从该图可以看出，当物理信道条件较好(
Figure 744321DEST_PATH_IMAGE085
较小)时，传统的随机网络编码方法和本发明所提出的分级随机网络编码方法均可取得较好的系统性能(OP较小)。增大编码有限域(增大)，传统的随机网络编码方法和本发明所提出的分级随机网络编码方法的性能均可相应得到提高。在给定相同的物理信道条件和编码有限域条件(相同的
Figure 489740DEST_PATH_IMAGE085
和)，当物理信道条件相对较好(
Figure 680735DEST_PATH_IMAGE085
较小)时，本发明所提出的分级随机网络编码方法的性能明显优于传统的随机网络编码方法的性能。

Claims (1)

1.一种基于无线协作中继网络的分级随机网络编码方法，所述无线协作中继网络包括至少一对信源节点-接收节点和至少一个中继节点，其特征在于： 
该网络的数据发送分为两阶段，第一阶段由所有信源节点轮流发送数据包，第二阶段由处于激活状态的中继节点轮流发送数据包；其中第二阶段包括如下步骤： 
步骤A、所有中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，并按照正确接收信源节点数目的多少对中继节点进行分级：正确接收信源节点数较多的中继节点具有较高的优先级，正确接收信源节点数目相同的中继节点具有相同的优先级； 
步骤B、依照优先级从高到低的次序，各中继节点依次执行如下操作：根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，如是，则该中继节点处于激活状态，并进行网络译码，将网络译码后的数据包进行随机网络编码，然后将网络编码后的数据包发送至其它中继节点和接收节点；如否，则该中继节点处于空闲状态； 
各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，如是，则进行网络译码恢复出信源节点所发送的数据包；如否，则中断发生； 
所述中继节点按照其物理层所接收的信号来确定能否正确接收信源节点所发送的信号，具体按照如下方法： 
用
Figure FDA00002741404400011
表示物理层信源节点Si，i∈{1，…,N}所发送的信号，
Figure FDA00002741404400012
表示中继节点Rj，j∈{1，…,M}所对应接收的信号，其中，N表示网络中信源节点-接收节点对的个数，M表示网络中中继节点的个数，R0为所给定的数据传输速率，则如果Si与Rj间的互信息量
Figure FDA00002741404400013
大于或等于R0，则Rj能正确接收Si所发送的信号； 
所述中继节点根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息判别是否能在网路层进行有效网络译码，具体按照以下方法： 
假定在网络层每个数据包包含L个信息比特，第i个信源节点所发送的数据包为bi＝[bi，1，bi，2，…,bi,L]＝[bi，1，…bi，k，bi，k+1，…,bi，2k,…,bi，L-k+1,…,bi,L]，将[bi,jk+1,…，bi，(j+1)k],j∈{0，…,J-1}映 射成有限域
Figure FDA00002741404400021
中符号
Figure FDA00002741404400022
其中q=2k，J=L/k，则可将bi表示成ci=[ci，1,ci，2,…,ci，J]；假如中继节点Rm处于激活状态，则Rm进行随机网络编码后的数据包可被表示成 
Figure FDA00002741404400023
其中
Figure FDA00002741404400024
为随机网络编码系数，
Figure FDA00002741404400025
在有限域
Figure FDA00002741404400026
中进行独立均匀的随机选取；假如网络中所有M个中继节点都处于激活状态，则网络中所有N个信源节点和M个中继节点所发送的数据包可被表示成
Figure FDA00002741404400027
其中 
Figure FDA00002741404400028
Figure FDA00002741404400029
i∈{1，…,N}为单位矩阵IN×N的第i行， 
Figure FDA000027414044000210
j∈{1，…,M}为中继节点Rj所对应的随机网络编码系数；对于中继节点Ri，i∈{1，…,M}而言，假定信源节点Sj，j∈{1，…,N}所发送的信号不能被中继节点Ri所正确接收，即有
Figure FDA000027414044000211
则将
Figure FDA000027414044000212
从矩阵F中删除；假定处于激活状态的中继节点Rk，k∈{1，…,M},k≠i所发送的信息不能被中继节点Ri所正确接收，即有
Figure FDA000027414044000213
则将
Figure FDA000027414044000214
从矩阵F中删除，由此可得到行删除后的矩阵为中继节点Ri所对应的网络编码转换矩阵；如果矩阵
Figure FDA000027414044000216
的秩小于N，即
Figure FDA000027414044000217
则中继节点Ri不能根据从信源节点和其它中继节点所接收的信息来进行有效的网络译码；如果
Figure FDA000027414044000218
则中继节点Ri能进行有效网络译码； 
所述各个接收节点根据两阶段从信源节点和处于激活状态的中继节点所接收的信息判断是否能进行有效网络译码，具体按照以下方法： 
取矩阵 i∈{1，…,N}为单位矩阵IN×N的第i行，
Figure FDA000027414044000221
j∈{1，…,M}为中继节点Rj所对应的随机网络编码系数，在所述两阶段数据包发送完成后，对于接收节点Di，i∈{1，…,N}而言，假定信源节点Sj，j∈{1，…,N}所发送的信号不能被Di所正确接收，即有
Figure FDA000027414044000222
则将
Figure FDA000027414044000223
从矩阵F中删除；假定处于激活状态的中继节点Rk，k∈{1，…,M}所发送的信息不能被Di所正确接收，即有
Figure FDA000027414044000224
则将
Figure FDA000027414044000225
从矩阵F中删除，其中，N表示网络中信源节点-接收节点 对的个数，M表示网络中中继节点的个数，由此可得到行删除后的矩阵
Figure FDA00002741404400031
为接收节点Di所对应的网络编码转换矩阵，如果矩阵
Figure FDA00002741404400032
的秩小于N，即则接收节点Di不能根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码；如果矩阵
Figure FDA00002741404400034
的秩等于N，则接收节点Di能够根据从信源节点和中继节点所接收的信息进行有效的网络译码。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106470493B (zh) * 2015-08-21 2020-09-04 江苏慧丰信息科技有限公司 中继节点的处理方法、基站和中继节点
CN105610475B (zh) * 2016-01-05 2018-06-15 合肥工业大学 一种基于网络编码的双向中继的协作方法
CN108599898B (zh) * 2018-05-09 2020-10-16 南京邮电大学 无线多跳网络中基于网络编码的背压调度方法
CN109005524B (zh) * 2018-08-01 2021-09-28 南京邮电大学 基于吞吐量比较的车联网rsu切换方法
CN115396368B (zh) * 2022-10-31 2023-03-24 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 基于节点寻址及数据封装的高效复合型网络数据传输方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309127A (zh) * 2008-07-10 2008-11-19 浙江大学 基于网络编码的分布式mimo传输方法
CN101567761A (zh) * 2009-06-04 2009-10-28 复旦大学 一种基于网络编码协作中继的交织迭代多用户通信方法
CN101854196A (zh) * 2009-04-01 2010-10-06 北京三星通信技术研究有限公司 基于编码和调制的协作中继通信系统和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400715B1 (ko) * 2008-04-02 2014-05-29 연세대학교 산학협력단 협력 전송 기법 및 네트워크 코딩 전송 기법을 이용한 통신장치 및 그 방법
KR101512688B1 (ko) * 2009-04-13 2015-04-17 삼성전자주식회사 통신 장치 및 중계 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101309127A (zh) * 2008-07-10 2008-11-19 浙江大学 基于网络编码的分布式mimo传输方法
CN101854196A (zh) * 2009-04-01 2010-10-06 北京三星通信技术研究有限公司 基于编码和调制的协作中继通信系统和方法
CN101567761A (zh) * 2009-06-04 2009-10-28 复旦大学 一种基于网络编码协作中继的交织迭代多用户通信方法

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