CN103248373B - 一种网络编码的方法、中继装置及筛选装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种网络编码的方法、中继装置及筛选装置，涉及通信领域，能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。该网络编码的方法包括：获取网络编码信息，该网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。本发明的实施例提供的网络编码的方法、中继装置及筛选装置用于网络的编码。

Description

一种网络编码的方法、中继装置及筛选装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种网络编码的方法、中继装置及筛选装置。

背景技术

传统的通信网络传送数据的方式是存储转发，即除了数据的信源装置和信宿装置以外的节点只负责路由，而不对数据内容做任何处理，中继节点扮演着转发器的角色。上述信源装置可用于进行数据的发送和/或编码，上述信宿装置可用于进行数据的接收和/或解码。

网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中继节点扮演着编码器或信号处理器的角色。

现有技术中，在多源多中继(MSMR，Multi-Source Multi-Relay)系统中，衰落信道存在的情况下，每个中继节点计算出一个整数向量作为网络编码向量，然后转发的源节点信息按照该整数线性组合，而不需要对每个信源的信息进行解码。最终的信宿装置将接收到所有中继节点转发来的各种网络编码信号，通过解方程组即可解出所有源节点信息。

在上述网络编码方法中，当各个中继节点计算整数网络编码向量时，该网络编码向量需要使该节点的传输码率最大化。但是，当各个中继节点单独优化得到网络编码向量后，解码的正确性较低或无法正确解码。

发明内容

本发明的实施例提供一种网络编码的方法、中继装置及筛选装置，能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种网络编码的方法，包括：

获取网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

一方面，提供一种网络编码的方法，包括：

接收中继装置发送的网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

向所述中继装置发送所述满秩网络矩阵，以便于所述中继装置根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

一方面，提供一种中继装置，包括：

处理器，用于获取网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

筛选单元，用于根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

编码单元，用于根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

一方面，提供一种筛选装置，包括：

接收机，用于接收中继装置发送的网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

筛选单元，用于根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

发送机，用于向所述中继装置发送所述满秩网络矩阵，以便于所述中继装置根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

本发明的实施例提供一种网络编码的方法、中继装置及筛选装置，网络编码的方法包括：获取网络编码信息，网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。这样一来，根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种网络编码的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种网络编码的方法流程图；

图3为本发明实施例提供的又一种网络编码的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的再一种网络编码的方法流程图；

图5为本发明实施例提供的网络编码方法与其他方法的平均传输速率比较示意图；

图6为本发明实施例提供的网络编码方法与其他方法的误码率比较示意图；

图7为本发明实施例提供的一种中继装置结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种筛选装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明提供一种实施例提供的网络编码的方法，如图1所示，包括：

S101、获取网络编码信息。网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息；传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应。

S102、根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵。

S103、根据满秩网络矩阵信息矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

这样一来，根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

示例性的，下面以中继装置作为执行主体作为可选方案进行描述，如图2所示。

S201、中继装置获取网络编码信息。

网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息；传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应。中继装置就本身而言，可自行生成网络编码信息，网络编码向量可以通过多种方式生产，如采用公式计算，而对应中继装置的每个网络编码向量可计算获得该中继装置在采用该网络编码向量进行编码时的传输速率。因此，一个网络编码向量对应一个传输速率。特别的，该中继装置也可获取网路中其他中继装置发送的网络编码信息。

一个中继装置的网络编码向量a使得该中继装置的传输速率最大，等价于使得a^TGa的值最小，其中矩阵G是一个可以通过信道参数计算出的矩阵，a^T为向量a的转置，“T”为转置符号。可以执行下述步骤：

中继装置可以获取所有不为零的整数向量，用于网络编码向量候选集合的筛选。本发明实施例中根据费科-帕斯特(FP，Fincke-Pohst)法来获取不为零的整数向量，但本发明上述向量获取方法不做限定。通过费科-帕斯特法，可以根据输入的矩阵G得到满足d^TGd≤E的不为零的整数向量d，及对应该整数向量d的常数E。

中继装置在上述整数向量d中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M及相应的速率集合N；向量集合M中的每个向量在速率集合N中都有一个相应的传输速率与其对应；C为常数；矩阵G满足公式其中，I为单位矩阵，P为发射信号功率，h为信源装置到本中继装置的信道向量，||h||²为向量h的模的平方。

当向量集合M中的向量个数大于等于预定个数t时，将速率集合N中的传输速率从大到小排序，选择前t个较大的传输速率组成传输速率候选集合；从向量集合M中选择对应前t个较大的传输速率的向量组成网络编码向量候选集合。

特别的，常数C可以为动态设置的常数。当向量集合M中的向量个数小于预定个数t时，增大常数C的值，示例的，可以将该常数C增大一倍；然后再在整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M及相应的速率集合N；重复上述比较与计算过程直至向量集合M中的向量个数大于等于预定个数t，将速率集合N中的传输速率从大到小排序，选择前t个较大的传输速率组成传输速率候选集合；从向量集合M中选择对应前t个较大的传输速率的向量组成网络编码向量候选集合。

特别的，t是一个根据具体情况设置的值，目前通常设定为t＝5，但如果发现采用当前的t所计算生成的各个网络编码向量候选集合中无法筛选出满秩矩阵，可以扩大t范围，再进行相应的计算与筛选。

需要说明的是，C是计算向量时一个具有范围限定功能的常数，对C初始化时，为了简化计算过程，可以执行如下步骤：

中继装置获取矩阵G的最小特征值所对应的向量b，示例的，向量b可以通过计算获取；将向量b中大于0的数用+1替换，小于0的数用-1替换，得到取整向量c；基于C＝c^TGc，中继装置在整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M。

示例性的，当对于一个三源三中继系统，设定每个中继装置网络编码向量候选集合中的向量个数为t＝5。每个信源的信号功率为P＝10dB，衰落信道和加性高斯信道的方差归一化为1。

三个中继的衰落信道向量随机产生为：

h₁＝[0.9730，0.4674，0.5103]^T，h₂＝[-1.7291，0.7166，-0.5856]^T，h₃＝[-0.3912，1.4407，-0.8115]^T。

通过公式计算出G矩阵：每个中继可以根据本中继的衰落信道向量生成相应的G矩阵：

$G_1=\left[\begin{array}{ccc}0.3794& -0.2981& -0.3254\\ -0.2981& 0.8568& -0.1563\\ -0.3254& -0.1563& 0.8293\end{array}\right],$ $G_2=\left[\begin{array}{ccc}0.2424& 0.3140& -0.2566\\ 0.3140& 0.8699& 0.1063\\ -0.2566& 0.1063& 0.9131\end{array}\right],$ $G_3=\left[\begin{array}{ccc}0.9488& 0.1887& -0.1063\\ 0.1887& 0.3052& 0.3914\\ -0.1063& 0.3914& 0.7796\end{array}\right],$

在本发明实施例中，各个中继装置产生一个网络编码向量候选集合，同时对应一个传输速率候选集合。例如：对于中继装置1，中继装置1在整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，其中a₁₁＝[1 0 0]^T是中继装置1的最优网络编码向量，对应的中继装置1的传输速率为0.4846；a₁₂＝[2 1 1]^T是中继装置1的第二优选网络编码向量，对应的中继装置1传输速率为0.4620；a₁₃＝[1 1 1]^T是中继装置1的第三优网络编码向量等等，以此类推得出向量集合M和相应速率集合N，在本实施例中，该向量集合M中的向量个数大于等于预定个数5，可以将速率集合N中的传输速率从大到小排序，选择前5个较大的传输速率组成传输速率候选集合，同时从向量集合M中选择对应前5个较大的传输速率的向量组成网络编码向量候选集合。这样得到网络编码向量候选集合S₁、S₂和S₃和传输速率候选集合L₁、L₂和L₃如下：

$S_1=\left[\begin{array}{ccccc}1& 2& 1& 1& 1\\ 0& 1& 1& 0& 1\\ 0& 1& 1& 1& 0\end{array}\right]$ L₁＝[0.4846，O.4620，0.3408，0.2918，0.2231]

$S_2=\left[\begin{array}{ccccc}1& 2& 3& -1& -2\\ 0& -1& -1& 1& 1\\ 0& 1& 1& 0& 0\end{array}\right]$ L₂＝[0.7087，0.6785，0.5572，0.3625，0.2694]

$S_3=\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& 1& 0& 1\\ -1& 1& -2& -2& -3\\ 1& 0& 1& 1& 2\end{array}\right]$ L₃＝[0.5987，0.5935，0.4384，0.4165，0.2902]

中继装置生成的网络编码信息中包含有上述网络编码向量集合S和传输速率候选集合L的信息。传输速率候选集合L中的传输速率与网络编码向量候选集合S中的网络编码向量一一对应。

S202、中继装置根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵。

对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；当中继装置的数量为n时，将测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于测试速率；若测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定测试编码向量矩阵为满秩网络矩阵。

特别的，步骤S202还可以包括：

a.对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合。

b.当中继装置的数量为n时，将测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率。

c.从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于测试速率。

d.若根据各所述被选择的网络编码向量无法组成测试编码向量矩阵，或根据各所述被选择的网络编码向量组成的测试编码向量矩阵不为满秩矩阵时，依次将测试速率集合中当前的测试速率的下一个传输速率作为新的测试速率，重复步骤c，直至确定测试编码向量矩阵为满秩网络矩阵。

示例性的，这里仍以上述三源三中继系统进行说明，首先筛选装置对传输速率候选集合L₁、L₂和L₃中的所有传输速率从大到小进行排序，得到测试速率集合L：

L＝[0.7087，0.6785，0.5987，0.5935，0.5572，0.4846，...]

然后筛选装置从大到小来检查测试速率是否可以达到，由于该系统中有3个中继装置时，筛选装置将测试速率集合中第3个传输速率即0.5987作为测试速率对系统进行匹配，示例性的，当0.5987作为测试速率对系统进行匹配时，中继装置1的网络编码向量候选集合S₁中没有对应传输速率高于0.5987的网络编码向量，中继装置2的网络编码向量候选集合S₂中存在两个向量[1 0 0]^T和[2 -1 1]^T对应的中继装置速率0.7087和0.6785均高于0.5987，中继装置3的网络编码向量候选集合S₃中可选为[0 -1 1]^T。但由于筛选装置需要从网络编码向量候选集合S₁、S₂和S₃中各自选择1个特定网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，但网络编码向量候选集合S₁中不存在这样的向量，因此该测试编码向量矩阵不存在，将测试速率集合中第4个传输速率0.5935作为测试速率，重复上述匹配过程，直至测试编码向量矩阵存在且为满秩矩阵，则确定测试编码向量矩阵为满秩网络矩阵。最终匹配得到满秩网络矩阵A_prposed如下：

$A_{\mathrm{prposed}}=\left[\begin{array}{ccc}1& 2& 0\\ 0& -1& 1\\ 0& 1& 0\end{array}\right]$

此时，整个系统的传输速率为0.4846，即该系统在此传输速率下，信宿装置可以正确解出源节点信息，且各个中继装置的传输速率较高。

特别的，本发明实施例中满秩网络矩阵A_prposed中的向量是由各个中继装置的网络编码向量候选集合中的特定网络编码向量构成的，该特定网络编码向量可以为行向量，也可以为列向量。本发明实施例仅以列向量举例说明，当该特定网络编码向量为行向量时，信宿装置的解码方式进行相应变化，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的方法，这里不再赘述。

S203、中继装置接收信源装置发送的源节点信息。

上述信源装置可用于进行数据的发送和/或编码，在实际应用中该信源装置可以用发送机来实现。

S204、中继装置根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

在本实施例中，中继装置将满秩网络矩阵中的网络编码向量与网络编码向量候选集合中的网络编码向量匹配，得到相同的网络编码向量d。中继装置根据网络编码向量d对接收到的源节点信息进行编码。特别的，中继装置获取网络编码向量及编码的方法不限于此，这里只是举例说明。

示例性的，在上述三源三中继系统中，中继装置1将满秩网络矩阵中的网络编码向量与网络编码向量候选集合S₁向量匹配，得到相同的网络编码向量[1 0 0]^T，同理，中继装置2得到网络编码向量[2 -11]^T，中继装置3得到网络编码向量[0 1 0]^T。

S205、中继装置转发编码后的源节点信息。

中继装置将编码后的源节点信息转发，以便于信宿装置对编码后的源节点信息进行解码。示例性的，在上述三源三中继系统中，假设三个信源分别发送源节点信息x₁、x₂和x₃，中继装置1对源节点编码后得到1×x₁+0×x₂+0×x₃＝x₁，中继装置2对源节点编码后得到2×x₁+(-1)×x₂+1×x₃＝2x₁+x₃-x₂，中继装置3对源节点编码后得到0×x₁+1×x₂+0×x₃＝x₂。

S206、信宿装置对接收到的编码后的源节点信息进行解码。

需要说明的是，中继装置筛选出满秩网络矩阵后，可以在系统中进行广播，也可以向信宿装置发送通知，以便于信宿装置获得满秩网络矩阵的信息。特别的，上述信宿装置可用于进行数据的接收和/或解码，具体可以采用接收机与解码器来实现。

信宿装置接收到的源节点信息为O、P和Q，根据满秩网络矩阵的信息得到方程x₁＝O，2x₁+x₃-x₂＝P，x₂＝Q，解方程组得到初始的源节点信息。

特别的，在实际应用中，当该网络系统的中继装置的数量大于信源装置的数量时，信宿装置可以选择和信源装置的数量相等的中继装置的编码后的源节点信息进行解码，以减少对多余方程解码造成的资源浪费。该中继装置的编码后的源节点信息可以是信宿装置自行筛选获取，也可以是系统设置固定的中继装置向信宿装置发送，本发明对该获取方法不做限定。

需要说明的是，本发明实施例提供的网络编码方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤的数量也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，因此不再赘述。

本发明实施例提供的网络编码方法中，中继装置根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

实施例二

本发明提供一种实施例提供的网络编码的方法，如图3所示，包括：

S301、接收中继装置发送的网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应。

S302、根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵。

S303、向所述中继装置发送所述满秩网络矩阵，以便于所述中继装置根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

这样一来，根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

示例性的，下面以筛选装置作为执行主体作为可选方案进行描述，可选的，如图4所示。由于多源多中继网络中可以存在多个中继装置与信源装置，图4中仅以中继装置A与信源装置B来做详细说明。

S401、中继装置生成网络编码信息。

可选的，步骤S401可参考实施例一中步骤S201的相关描述，在此不再赘述。

S402、中继装置向筛选装置发送网络编码信息。

S403、筛选装置接收各个中继装置发送的网络编码信息。

其中，网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息；传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应。

S404、筛选装置根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵。

可选的，步骤S404可参考实施例一中步骤S202的相关描述，在此不再赘述。

S405、筛选装置向中继装置发送满秩网络矩阵，以便于中继装置根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

S406、信源装置向中继装置发送源节点信息。

上述信源装置可以用发送机来实现。

S407、中继装置根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

可选的，步骤S407可参考实施例一中步骤S204的相关描述，在此不再赘述。

S408、中继装置转发编码后的源节点信息。

S409、信宿装置对接收到的编码后的源节点信息进行解码。

可选的，步骤S409可参考实施例一中步骤S206的相关描述，在此不再赘述。

这样一来，筛选装置根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行综合及筛选得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

需要说明的是，本发明实施例提供的网络编码方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，因此不再赘述。

本发明实施例提供的网络编码方法中，中继装置或筛选装置根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。不仅能够提高解码的正确性，还能够提高网络平均传输速率，降低误码率。

示例的，当中继装置为2个时，本发明实施例提供的网络编码方法与其他方法的平均传输速率如图5所示。图5中，线条x表示存在信道干扰的普通网络的平均传输速率，在该网络中，中继装置只有存储转发功能，不对数据内容做任何处理；线条y表示中继装置单独优化方法的网络平均传输速率，该方法中各个中继装置计算整数网络编码向量，使该装置的传输码率最大化；线条z表示采用本发明实施例提供的网络编码方法的网络平均传输速率。很显然，在功率相同的情况下，采用本发明实施例提供的网络编码方法的网络平均传输速率较大。

又一示例的，当中继装置为2个时，本发明实施例提供的网络编码方法与其他方法的误码率如图6所示，图6中，线条u表示存在信道干扰的普通网络的误码率，在该网络中，中继装置只有存储转发功能，不对数据内容做任何处理；线条v表示中继装置单独优化方法的误码率，该方法中各个中继装置计算整数网络编码向量，使该装置的传输码率最大化；线条w表示采用本发明实施例提供的网络编码方法时的误码率。很显然，在功率相同的情况下，采用本发明实施例提供的网络编码方法的网络误码率较低。

实施例三

本发明实施例提供的一种中继装置70，其主要结构可参考图7所示，包括：

处理器701，用于获取网络编码信息，网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应。

筛选单元702，用于根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵。

编码单元703，用于根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码与转发。示例的，该编码单元可以采用编码器实现。

这样一来，处理器获取网络编码信息中包含网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息信息，筛选单元根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，编码单元采用该满秩网络矩阵进行编码，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

其中，处理器701具体用于：

获取所有不为零的整数向量，用于网络编码向量候选集合的筛选；

在整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M及相应的速率集合N；C为常数；矩阵G满足公式其中，I为单位矩阵，P为发射信号功率，h为信源装置到中继装置的信道向量，||h||²为向量h的模的平方；a^T为向量a的转置；

当向量集合M中的向量个数大于等于预定个数t时，将速率集合N中的传输速率从大到小排序，选择前t个较大的传输速率组成传输速率候选集合；

从向量集合M中选择对应前t个较大的传输速率的向量组成网络编码向量候选集合。

进一步的，处理器701还用于：

获取矩阵G的最小特征值所对应的向量b；

将向量b中大于0的数用+1替换，小于0的数用-1替换，得到取整向量c；

基于C＝c^TGc，在整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M。当向量集合M中的向量个数小于预定个数t时，增大常数C的值，示例的，可以将该常数C增大一倍。

筛选单元702可以用于：对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当中继装置的数量为n时，将测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于测试速率；

若测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定测试编码向量矩阵为满秩网络矩阵。

筛选单元702可以用于：

a.对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

b.当中继装置的数量为n时，将测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

c.从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于测试速率；

d.若根据各所述被选择的网络编码向量无法组成测试编码向量矩阵，或根据各所述被选择的网络编码向量组成的测试编码向量矩阵不为满秩矩阵时，依次将测试速率集合中当前的测试速率的下一个传输速率作为新的测试速率，重复步骤c，直至确定测试编码向量矩阵为满秩矩阵。

本实施例提供的中继装置可用于执行实施例一的方法步骤，例如，该处理器701可具体用于执行实施例一步骤S101，该筛选单元702可具体用于执行实施例一步骤S102，该编码单元703可具体用于执行实施例一步骤S103。故，本发明实施例提供的中继装置中，处理器获取网络编码信息中包含网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息信息，筛选单元根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，编码单元采用该满秩网络矩阵进行编码，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

本发明实施例提供的一种筛选装置80，其具体结构可参考图8所示，包括：

接收机801，用于接收各个中继装置发送的网络编码信息；网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息；传输速率候选集合中的传输速率与网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应。

筛选单元802，用于根据网络编码信息筛选出满秩网络矩阵。

发送机803，用于向中继装置发送满秩网络矩阵，以便于中继装置根据满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码与转发。

这样一来，筛选单元根据接收机接收的网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵通过发送机发送给中继装置，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

其中，筛选单元802具体用于：

对各个传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当中继装置的数量为n时，将测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于测试速率；

若测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定测试编码向量矩阵为满秩网络矩阵。

筛选单元802还用于：

a.对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

b.当中继装置的数量为n时，将测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

c.从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于测试速率；

d.若根据各所述被选择的网络编码向量无法组成测试编码向量矩阵，或根据各所述被选择的网络编码向量组成的测试编码向量矩阵不为满秩矩阵时，依次将测试速率集合中当前的测试速率的下一个传输速率作为新的测试速率，重复步骤c，直至确定测试编码向量矩阵为满秩网络矩阵。

本实施例提供的筛选装置可用于执行实施例二的方法步骤，例如，接收机801可具体用于执行实施例二步骤S403，筛选单元802可具体用于执行实施例二步骤S404，发送机803可具体用于执行实施例二步骤S405。故，本发明实施例提供的筛选装置中，筛选单元根据接收机接收的网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵通过发送机元发送给中继装置，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

本发明实施例提供的一种网络编码系统，包括：本发明实施例提供的任意一种中继装置，或本发明实施例提供的任意一种筛选装置。

当然，本发明实施例提供的网络编码系统还可以包括：信源装置，用于向各个中继节点发送源节点信息，以便于中继节点对源节点信息进行编码与转发。信宿装置用于接收并解析中继节点发送的编码后的源节点信息。上述信源装置和信宿装置可以分别用发送机和接收机实现。

这样一来，中继装置或筛选装置根据网络编码信息中的网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息进行筛选，得到满秩网络矩阵，该满秩网络矩阵保证了网络中各个中继装置对接收到的源节点信息编码的有效性，使信宿装置正确地解码。因此能够避免网络编码系统矩阵不满秩的情况，提高解码的正确性。

特别的，该网络编码系统可以包括两个以上中继装置和两个以上信源装置。需要说明的是，筛选装置可以集成在网络编码系统中的一个中继装置上，但为了提高筛选速率，降低中继的功耗，也可以单独采用筛选装置来达到筛选效果。

本发明实施例还提供了一种处理器，用于获取网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。该处理器可以与存储器相连接，该存储器用于存储该处理器处理的信息。该处理器执行的动作可以参照上述实施例提供的网络编码方法中的内容，在此不再赘述。所述处理器可以存在于中继节点、基站、或终端中，用于对节点信息进行编码。

本发明实施例还提供了一种处理器，用于接收中继装置发送的网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；向所述中继装置发送所述满秩网络矩阵，以便于所述中继装置根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。该处理器可以与存储器相连接，该存储器用于存储该处理器处理的信息。该处理器执行的动作可以参照上述实施例提供的网络编码方法中的内容，在此不再赘述。所述处理器可以存在于中继节点、基站、或终端中，用于对节点信息进行编码。

本发明实施例还提供一种芯片，该芯片用于进行网络编码，该芯片可以包括上述的处理器。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种网络编码的方法，其特征在于，包括：

获取网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

所述根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵包括：

对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

若所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定所述测试编码向量矩阵为所述满秩网络矩阵；

或者，

所述根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵包括：

a.对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

b.当中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

c.从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

d.若根据各所述被选择的网络编码向量无法组成测试编码向量矩阵，或根据各所述被选择的网络编码向量组成的测试编码向量矩阵不为满秩矩阵时，依次将所述测试速率集合中当前的测试速率的下一个传输速率作为新的测试速率，重复步骤c，直至确定所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵；

根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取网络编码信息包括：

获取不为零的整数向量，用于所述网络编码向量候选集合的筛选；

在所述整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M及相应的速率集合N；C为常数；矩阵G满足公式其中，I为单位矩阵，P为发射信号功率，h为信源装置到中继装置的信道向量，||h||²为向量h的模的平方；a_T为向量a的转置；

当所述向量集合M中的向量个数大于等于预定个数t时，将所述速率集合N中的传输速率从大到小排序，选择前t个较大的传输速率组成所述传输速率候选集合；

从所述向量集合M中选择对应所述前t个较大的传输速率的向量组成所述网络编码向量候选集合。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M包括：

获取矩阵G的最小特征值所对应的向量b；

将所述向量b中大于0的数用+1替换，小于0的数用-1替换，得到取整向量c；

基于C＝c^TGc，在所述整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成所述向量集合M。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，还包括：

当所述向量集合M中的向量个数小于预定个数t时，增大常数C的值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述增大常数C的值为将该常数C增大一倍。

6.一种网络编码的方法，其特征在于，包括：

接收中继装置发送的网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

所述根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵包括：

对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当所述中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

若所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定所述测试编码向量矩阵为所述满秩网络矩阵；

或者，

所述根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵包括：

对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当所述中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

若所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定所述测试编码向量矩阵为所述满秩网络矩阵；

向所述中继装置发送所述满秩网络矩阵，以便于所述中继装置根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

7.一种中继装置，其特征在于，包括：

处理器，用于获取网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

筛选单元，用于根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

所述筛选单元具体用于：

对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

若所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定所述测试编码向量矩阵为所述满秩网络矩阵；

或者，

所述筛选单元具体用于：

a.对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

b.当中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

c.从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

d.若根据各所述被选择的网络编码向量无法组成测试编码向量矩阵，或根据各所述被选择的网络编码向量组成的测试编码向量矩阵不为满秩矩阵时，依次将所述测试速率集合中当前的测试速率的下一个传输速率作为新的测试速率，重复步骤c，直至确定所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵；

编码单元，用于根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：

获取所有不为零的整数向量，用于网络编码向量候选集合的筛选；

在所述整数向量中选择满足a^TGa≤C的向量a，组成向量集合M及相应的速率集合N；C为常数；矩阵G满足公式其中，I为单位矩阵，P为发射信号功率，h为所述信源装置到中继装置的信道向量，||h||²为向量h的模的平方；所述a_T为向量a的转置；

当所述向量集合M中的向量个数大于等于预定个数t时，将所述速率集合N中的传输速率从大到小排序，选择前t个较大的传输速率组成所述传输速率候选集合；

从所述向量集合M中选择对应所述前t个较大的传输速率的向量组成所述网络编码向量候选集合。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：

当所述向量集合M中的向量个数小于预定个数t时，增大常数C的值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述增大常数C的值为将该常数C增大一倍。

11.一种筛选装置，其特征在于，包括：

接收机，用于接收中继装置发送的网络编码信息，所述网络编码信息包括网络编码向量候选集合和传输速率候选集合的信息，所述传输速率候选集合中的传输速率与所述网络编码向量候选集合中的网络编码向量一一对应；

筛选单元，用于根据所述网络编码信息筛选出满秩网络矩阵；

所述筛选单元具体用于：

对各个传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

当所述中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，组成测试编码向量矩阵，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

若所述测试编码向量矩阵为满秩矩阵，则确定所述测试编码向量矩阵为所述满秩网络矩阵。

或者，

所述筛选单元具体用于：

a.对传输速率候选集合中的所有传输速率从大到小进行排序，获取测试速率集合；

b.当所述中继装置的数量为n时，将所述测试速率集合中第n个传输速率作为测试速率；

c.从对应各所述中继装置的网络编码向量候选集合中各选择一个网络编码向量，所述被选择的网络编码向量对应的传输速率大于等于所述测试速率；

d.若根据各所述被选择的网络编码向量无法组成测试编码向量矩阵，或根据各所述被选择的网络编码向量组成的测试编码向量矩阵不为满秩矩阵时，依次将所述测试速率集合中当前的测试速率的下一个传输速率作为新的测试速率，重复步骤c，直至确定所述测试编码向量矩阵为所述满秩网络矩阵；

发送机，用于向所述中继装置发送所述满秩网络矩阵，以便于所述中继装置根据所述满秩网络矩阵，对接收到的源节点信息进行编码。