CN107302565A - 一种计算机数据智能无线传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机数据智能无线传输方法，该方法将结构化数据与非结构化数据融合在一个文件中进行传输，使得结构化数据和非结构数据在网络中进行传输、交换和共享时能够同步，避免了分开传输时存在数据不同步的问题；该方法在数据传输过程中，通过根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型，根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率，根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度的技术手段，在不造成可感知延迟、不影响用户体验的前提下，降低数据传输能耗。

Description

一种计算机数据智能无线传输方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，具体涉及一种计算机数据智能无线传输方法。

背景技术

数据传输是数据从一个地方传送到另一个地方的通信过程。数据传输系统通常由传输信道和信道两端的数据电路终接设备(DCE)组成，在某些情况下，还包括信道两端的复用设备。传输信道可以是一条专用的通信信道，也可以由数据交换网、电话交换网或其他类型的交换网路来提供。数据传输系统的输入输出设备为终端或计算机，统称数据终端设备(DTE)，它所发出的数据信息一般都是字母、数字和符号的组合，为了传送这些信息，就需将每一个字母、数字或符号用二进制代码来表示。现有技术中，计算机数据传输大多是有线传输，而无线传输需要通过网络传输，在没有网络的情况下，传输较为麻烦，而且有线传输较为麻烦，因此，存在改进空间。

低密度奇偶校验(low density parity check，简称LDPC)码是一类具有稀疏校验矩阵的线性分组编码。由于LDPC不仅具有逼近香农极限的良好性能，而且具有结构灵活译码复杂度较低的特点，因此可以被广泛应用于各种通信系统中。

在使用LDPC进行数据传输时，首先需要为无线通信设备构造一个基矩阵。由于在无线通信系统中，根据传输需求的不同可能会为无线通信设备分配不同大小的无线资源块(resource block，简称RB)，而在不同大小的RB下，无线通信设备所支持的LDPC长也各不相同。为使无线通信设备能够兼容不同码长的LDPC，可以预先生成一个由m行n列矩阵元素所构成的基矩阵，其中，m＝n-k，k与扩展因子的乘积为LDPC中结构化数据的长度，m，n，k的取值均为正整数，并预先设置于各个LDPC长相对应的扩展因子。但是当使用多个不同的扩展因子对同一个基矩阵进行展开时，通常很难保证所形成的每一个校验矩阵都具有良好的环长特性。

在数据传输中一般涉及到两类数据：结构化数据和非结构化数据。通常，数据传输时把结构化数据和非结构化数据分开处理。但是在许多情况下结构化数据和非结构化数据是紧密相关的，具有强相关性，如果分开传输与处理会带来很多问题。

发明内容

本发明提供一种计算机数据智能无线传输方法，该方法将结构化数据与非结构化数据融合在一个文件中进行传输，使得结构化数据和非结构数据在网络中进行传输、交换和共享时能够同步，避免了分开传输时存在数据不同步的问题；该方法对结构化数据编码是通过引入自由因子r_f作为一个自由度，通变换自由因子r_f，可以在生成与扩展因子z_f相对应的第二基矩阵时，得到完全不同的矩阵结构分布，从而可以在直接使用扩展因子z_f对第一基矩阵进行展开所得的基矩阵错误平层较高时，通过改变矩阵结构分布，得到错误平层较低的第二基矩阵，减轻在扩展因子z_f下所述生成的第二基矩阵存在错误平层较高的问题，提高数据传输的可靠性；该方法在数据传输过程中，通过根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型，根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率，根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度的技术手段，在不造成可感知延迟、不影响用户体验的前提下，降低数据传输能耗。

为了实现上述目的，本发明提供一种计算机数据智能无线传输方法，该方法包括如下步骤：

S1.生成低密度奇偶校验码校验矩阵；

S2.利用上述密度奇偶校验码校验矩阵将结构化数据进行编码，将结构化数据转换为具有预设数据编码格式的结构化数据；

S3.获取非结构化数据中各个文件的预设各项属性信息；

S4.根据非结构化数据中文件的数量N，获取具有预设数据编码格式的结构化数据中与非结构化数据中N个文件分别一一对应的N个字段；

S5.将非结构化数据中各个文件的预设各项属性信息，分别添加作为结构化数据中对应字段的扩展字段，构成非结构化数据中对应文件的引用，其中，结构数据中具有扩展字段的字段，与对应扩展字段构成复合字段；

S6.分别获得具有预设数据编码格式的结构化数据的长度信息和非结构化数据的长度信息，然后将结构化数据长度信息、非结构化数据长度信息，以及结构化数据的预设数据编码格式三者进行组合构成文件头；

S7.将文件头、具有预设数据编码格式的结构化数据和非结构化数据依序拼接，构成半结构化数据，并进行数据传输。

优选的，在所述步骤S1中，采用如下方法生成低密度奇偶校验码校验矩阵：

S11.获取LDPC码的第一基矩阵，其中，m为所述第一基矩阵的行数，n为所述第一基矩阵的列数；

S12.获取所述第一基矩阵的扩展因子z_f，其中，z_f的取值为正整数；

S13.生成所述LDPC码的第二基矩阵，其中，m为所述第二基矩阵的行数，n为所述第二基矩阵的列数，所述第一基矩阵中等于-1的矩阵元素与所述第二基矩阵中等于-1的矩阵元素位置相同，所述第二基矩阵至少存在一个第i行第j列的矩阵元素p_f,i,j是根据所述第一基矩阵中第i行第j列的矩阵元素p_i,j，所述z_f和自由因子r_f生成的，其中，p_f,i,j＜z_f，r_f，m，n，i，j的取值均为整数，0≤i＜m，0≤j＜n。

优选的，其中z_max为所述第一基矩阵所要支持的扩展因子z_f的最大值。

优选的，在所述步骤S2中，获取低密度奇偶校验LDPC码的第一基矩阵，其中，m为所述第一基矩阵的行数，n为所述第一基矩阵的列数，m，n取值均为正整数；

根据所述第一基矩阵、扩展因子z_f和自由因子r_f对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据，其中，z_f的取值为正整数，r_f的取值为大于或者等于0的整数。

优选的，所述根据所述第一基矩阵、扩展因子z_f和自由因子r_f对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据，包括：对于所述第一基矩阵中每一第i行第j列的矩阵元素p_i,j、所述扩展因子z_f和自由因子r_f计算p_f,i,j，其中，p_f,i,j＜z_f，i，j的取值均为整数，0≤i＜m，0≤j＜n；根据p_f,i,j对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据。

优选的，在步骤S7中，采用如下方法降低数据传输的功耗：

S71.根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；

S72.根据待传输半结构化数据的时间特点尝试聚合待传输半结构化数据，并计算待传输半结构化数据聚合后成功传输的概率；

S73.根据传输能耗模型与待传输半结构化数据聚合后成功传输的概率对传输半结构化数据进行能耗优化调度。

优选的，所述根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型包括：

根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗；

根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗；

根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗；

根据状态提升能耗、数据传输能耗与尾能耗建立传输能耗模型。

优选的，所述根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗包括：

当数据端口状态为节能状态时，确定状态提升能耗为节能状态提升功率与节能状态提升时间之积；

当数据端口状态为前向接入信道状态时，确定状态提升能耗为前向接入信道提升功率与前向接入信道提升时间之积；

当数据端口状态为专用信道状态时，确定状态提升能耗为零。

优选的，所述根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗包括：

根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定上下行数据传输时间；

根据上下行数据传输时间，确定双向数据传输时间与单向数据传输时间；

根据上下行数据传输速率与双向数据传输时间，确定双向数据传输能耗；

根据上下行数据传输速率与单向数据传输时间，确定单向数据传输能耗；

根据双向数据传输能耗与单向数据传输能耗，确定数据传输能耗。

本发明具有以下优点和有益效果：（1）将结构化数据与非结构化数据融合在一个文件中进行传输，使得结构化数据和非结构数据在网络中进行传输、交换和共享时能够同步，避免了分开传输时存在数据不同步的问题；（2）对结构化数据编码是通过引入自由因子r_f作为一个自由度，通变换自由因子r_f，可以在生成与扩展因子z_f相对应的第二基矩阵时，得到完全不同的矩阵结构分布。从而可以在直接使用扩展因子z_f对第一基矩阵进行展开所得的基矩阵错误平层较高时，通过改变矩阵结构分布，得到错误平层较低的第二基矩阵，减轻在扩展因子z_f下所述生成的第二基矩阵存在错误平层较高的问题，提高数据传输的可靠性；（3）在数据传输过程中，通过根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型，根据待传输数据的时间特点尝试聚合待传输数据，并计算待传输数据聚合后成功传输的概率，根据传输能耗模型与待传输数据聚合后成功传输的概率对传输数据进行能耗优化调度的技术手段，在不造成可感知延迟、不影响用户体验的前提下，降低数据传输能耗。

附图说明

图1示出了本发明的一种计算机数据智能无线传输方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了本发明的一种计算机数据智能无线传输方法的流程图。该方法具体包括如下步骤：

S1.生成低密度奇偶校验码校验矩阵。

在所述步骤S1中，采用如下方法生成低密度奇偶校验码校验矩阵：

S11.获取LDPC码的第一基矩阵，其中，m为所述第一基矩阵的行数，n为所述第一基矩阵的列数。计算机无线通信设备可以直接从其他设备获取所述第一基矩阵；或者，也可以首先获取所述行数m及所述列数n，然后再采用密度进化理论或渐进边生长(progressive edgegrowth，简称PEG)方法构造第一基矩阵。其中，其中m及n的取值可以根据无线通信设备的数据传输需求确定。基矩阵的获取方法或构造方法在此就不再赘述。

S12.获取所述第一基矩阵的扩展因子z_f，其中，z_f的取值为正整数；除需要获取所述第一基矩阵之外，计算机无线通信设备还需要获取扩展因子z_f。其中，所述扩展因子z_f的取值可以由具有预设编码格式的结构化数据的码长决定。通常来说，z_f的取值与基矩阵的列数的乘积为具有预设编码格式的结构化数据的码长，具有预设编码格式的结构化数据可以是待传输的结构化数据经过编码后得到的序列。

扩展因子z_f可以为所述第一基矩阵所需支持的任一个扩展因子，或者也可以为所述第一基矩阵所需支持的扩展因子中，直接对第一基矩阵进行展开会生成错误平层较高的第二基矩阵的某一个扩展因子。其中，错误平层较高可以是指错误平层高于预定限度值，所述预定限度值可以根据数据传输的实际需求确定。

S13.生成所述LDPC码的第二基矩阵，其中，m为所述第二基矩阵的行数，n为所述第二基矩阵的列数，所述第一基矩阵中等于-1的矩阵元素与所述第二基矩阵中等于-1的矩阵元素位置相同，所述第二基矩阵至少存在一个第i行第j列的矩阵元素p_f,i,j是根据所述第一基矩阵中第i行第j列的矩阵元素p_i,j，所述z_f和自由因子r_f生成的，其中，p_f,i,j＜z_f，r_f，m，n，i，j的取值均为整数，0≤i＜m，0≤j＜n。

为确保最终生成的第二基矩阵相对于第一基矩阵有较低的错误平层，则可以使所述第二基矩阵的环长特性则优于或者等于所述第一基矩阵。为使所述第二基矩阵的环长特性则优于所述第一基矩阵，所述替换元素p_f,i,j 还需要满足：将矩阵元素p_i,j替换为对应的替换元素p_f,i,j后可以消除替换前矩阵中至少一个环。即，如果在替换前矩阵中，(a₁-a₂+a₃-a₄+...-a_l)％z_f＝0，其中，a₁,a₂,a₃,a₄,...,a_l为替换前矩阵中任意一个长度为l的环上的各个矩阵元素，l为大于或者等于4的偶数；那么在替换后矩阵中，(a₁'-a₂'+a₃'-a₄'+...-a_l')％z_f≠0，其中，a₁',a₂',a₃',a₄',...,a_l'为替换后矩阵中的矩阵元素，并且a_q'在替换后矩阵中的位置与a_q在替换前矩阵中的位置相同，q＝1，2，3，4，...，l。其中，所述替换前矩阵为将元素p_i,j替换为p_f,i,j之前的矩阵，替换后矩阵为将元素p_i,j替换为p_f,i,j之后所生成的矩阵。

优选的，其中z_max为所述第一基矩阵所要支持的扩展因子z_f的最大值。

S2.利用上述密度奇偶校验码校验矩阵将结构化数据进行编码，将结构化数据转换为具有预设数据编码格式的结构化数据。

优选的，在所述步骤S2中，获取低密度奇偶校验LDPC码的第一基矩阵，其中，m为所述第一基矩阵的行数，n为所述第一基矩阵的列数，m，n取值均为正整数；

根据所述第一基矩阵、扩展因子z_f和自由因子r_f对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据，其中，z_f的取值为正整数，r_f的取值为大于或者等于0的整数。

优选的，所述根据所述第一基矩阵、扩展因子z_f和自由因子r_f对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据，包括：对于所述第一基矩阵中每一第i行第j列的矩阵元素p_i,j、所述扩展因子z_f和自由因子r_f计算p_f,i,j，其中，p_f,i,j＜z_f，i，j的取值均为整数，0≤i＜m，0≤j＜n；根据p_f,i,j对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据。

S3.获取非结构化数据中各个文件的预设各项属性信息。

S4.根据非结构化数据中文件的数量N，获取具有预设数据编码格式的结构化数据中与非结构化数据中N个文件分别一一对应的N个字段。

S5.将非结构化数据中各个文件的预设各项属性信息，分别添加作为结构化数据中对应字段的扩展字段，构成非结构化数据中对应文件的引用，其中，结构数据中具有 扩展字段的字段，与对应扩展字段构成复合字段。

S6.分别获得具有预设数据编码格式的结构化数据的长度信息和非结构化数据的长度信息，然后将结构化数据长度信息、非结构化数据长度信息，以及结构化数据的预设数据编码格式三者进行组合构成文件头。

S7.将文件头、具有预设数据编码格式的结构化数据和非结构化数据依序拼接，构成半结构化数据，并进行数据传输。

在步骤S7中，采用如下方法降低数据传输的功耗：

S71.根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；

S72.根据待传输半结构化数据的时间特点尝试聚合待传输半结构化数据，并计算待传输半结构化数据聚合后成功传输的概率；

S73.根据传输能耗模型与待传输半结构化数据聚合后成功传输的概率对传输半结构化数据进行能耗优化调度。

所述根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型包括：

根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗；

根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗；

根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗；

根据状态提升能耗、数据传输能耗与尾能耗建立传输能耗模型。

所述根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗包括：

当数据端口状态为节能状态时，确定状态提升能耗为节能状态提升功率与节能状态提升时间之积；

当数据端口状态为前向接入信道状态时，确定状态提升能耗为前向接入信道提升功率与前向接入信道提升时间之积；

当数据端口状态为专用信道状态时，确定状态提升能耗为零。

所述根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗包括：

根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定上下行数据传输时间；

根据上下行数据传输时间，确定双向数据传输时间与单向数据传输时间；

根据上下行数据传输速率与双向数据传输时间，确定双向数据传输能耗；

根据上下行数据传输速率与单向数据传输时间，确定单向数据传输能耗；

根据双向数据传输能耗与单向数据传输能耗，确定数据传输能耗。

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种计算机数据智能无线传输方法，该方法包括如下步骤：

S1.生成低密度奇偶校验码校验矩阵；

S2.利用上述密度奇偶校验码校验矩阵将结构化数据进行编码，将结构化数据转换为具有预设数据编码格式的结构化数据；

S3.获取非结构化数据中各个文件的预设各项属性信息；

S4.根据非结构化数据中文件的数量N，获取具有预设数据编码格式的结构化数据中与非结构化数据中N个文件分别一一对应的N个字段；

S5.将非结构化数据中各个文件的预设各项属性信息，分别添加作为结构化数据中对应字段的扩展字段，构成非结构化数据中对应文件的引用，其中，结构数据中具有扩展字段的字段，与对应扩展字段构成复合字段；

S6.分别获得具有预设数据编码格式的结构化数据的长度信息和非结构化数据的长度信息，然后将结构化数据长度信息、非结构化数据长度信息，以及结构化数据的预设数据编码格式三者进行组合构成文件头；

S7.将文件头、具有预设数据编码格式的结构化数据和非结构化数据依序拼接，构成半结构化数据，并进行数据传输。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用如下方法生成低密度奇偶校验码校验矩阵：

S11.获取LDPC码的第一基矩阵，其中，m为所述第一基矩阵的行数，n为所述第一基矩阵的列数；

S12.获取所述第一基矩阵的扩展因子z_f，其中，z_f的取值为正整数；

S13.生成所述LDPC码的第二基矩阵，其中，m为所述第二基矩阵的行数，n为所述第二基矩阵的列数，所述第一基矩阵中等于-1的矩阵元素与所述第二基矩阵中等于-1的矩阵元素位置相同，所述第二基矩阵至少存在一个第i行第j列的矩阵元素p_f,i,j是根据所述第一基矩阵中第i行第j列的矩阵元素p_i,j，所述z_f和自由因子r_f生成的，其中，p_f,i,j＜z_f，r_f，m，n，i，j的取值均为整数，0≤i＜m，0≤j＜n。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中z_max为所述第一基矩阵所要支持的扩展因子z_f的最大值。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，获取低密度奇偶校验LDPC码的第一基矩阵，其中，m为所述第一基矩阵的行数，n为所述第一基矩阵的列数，m，n取值均为正整数；

根据所述第一基矩阵、扩展因子z_f和自由因子r_f对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据，其中，z_f的取值为正整数，r_f的取值为大于或者等于0的整数。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一基矩阵、扩展因子z_f和自由因子r_f对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据，包括：对于所述第一基矩阵中每一第i行第j列的矩阵元素p_i,j、所述扩展因子z_f和自由因子r_f计算p_f,i,j，其中，p_f,i,j＜z_f，i，j的取值均为整数，0≤i＜m，0≤j＜n；根据p_f,i,j对结构化数据进行编码得到具有预设编码格式的结构化数据。

6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，在步骤S7中，采用如下方法降低数据传输的功耗：

S71.根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型；

S72.根据待传输半结构化数据的时间特点尝试聚合待传输半结构化数据，并计算待传输半结构化数据聚合后成功传输的概率；

S73.根据传输能耗模型与待传输半结构化数据聚合后成功传输的概率对传输半结构化数据进行能耗优化调度。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据无线数据网络数据传输的能耗特征建立传输能耗模型包括：

根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗；

根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗；

根据网络端口受闲置计时器的尾时间长度，确定尾能耗；

根据状态提升能耗、数据传输能耗与尾能耗建立传输能耗模型。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据数据端口状态切换的提升功率与提升时延，确定状态提升能耗包括：

当数据端口状态为节能状态时，确定状态提升能耗为节能状态提升功率与节能状态提升时间之积；

当数据端口状态为前向接入信道状态时，确定状态提升能耗为前向接入信道提升功率与前向接入信道提升时间之积；

当数据端口状态为专用信道状态时，确定状态提升能耗为零。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定数据传输能耗包括：

根据传输半结构化数据包大小以及上下行数据传输速率，确定上下行数据传输时间；

根据上下行数据传输时间，确定双向数据传输时间与单向数据传输时间；

根据上下行数据传输速率与双向数据传输时间，确定双向数据传输能耗；

根据上下行数据传输速率与单向数据传输时间，确定单向数据传输能耗；

根据双向数据传输能耗与单向数据传输能耗，确定数据传输能耗。