CN109905162B - 文件发送、接收方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种文件发送、接收方法及终端，该方法包括：获取目标文件；确定发送目标文件需要优化的参数组，参数组包括基于喷泉码划分所述目标文件的划分机制的至少部分划分参数和/或基于喷泉码广播目标文件的广播机制的至少部分广播参数；构建卫星信道模型；以接收端通过卫星信道成功译码文件块的数量占所述文件块总数量的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据所述卫星信道模型、划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值；根据参数组中每一参数的数值，基于喷泉码划分并广播所述目标文件。

Description

文件发送、接收方法及终端

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，尤其是涉及一种用于卫星信道的文件发送方法、一种卫星发送终端、一种文件接收方法、一种文件接收终端、一种车辆、及一种文件传输系统。

背景技术

卫星数字广播除了覆盖面广、节目容量大之外，最大的特点就是具有广播性，广播信息的成本与用户数量无关。因此，卫星数字广播作为信息通信业的一个重要组成部分，在国家信息基础设施建设、实现普遍服务和国家信息安全战略中具有重要地位。

喷泉码作为一种高性能的前向纠错码能大幅度地提高卫星数字广播的可靠性。喷泉码编码器可将源符号源源不断地编码成不同的编码符号，其编码性能接近于理想码。喷泉码译码器在接收多于源符号数量的编码符号后能以很高的概率解码出源符号，其译码性能接近于理想码。

高效的卫星数字广播机制会进一步提高数字广播的可靠性。J.Gemmell，E.Schooler和J.Gray在文章“Fcast multicast file distribution”中提出了一个数字广播机制，该机制将大文件划分成一定数量的文件块，发送端对每个文件块进行编码并给出了不同文件块编码符号的发送顺序。该种文件发送方法当前存在的问题包括：1、仅考虑文件接收终端通过接收广播信号译码出所有文件块，未考虑文件接收终端通过接收广播信号译码出预定百分比的文件块，再联合其他传输方式辅助文件传输的应用；2.文件划分与广播采用固定的参数，并没有考虑优化参数以最小化文件的接收时间。因此，非常有必要提供一种用于卫星信道的文件发送方法，以灵活适应不同预定百分比的联合接收方法，并最小化文件的接收时间。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种通过卫星发送文件的新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于卫星信道的文件发送方法，其包括：

获取目标文件；

确定发送所述目标文件需要优化的参数组，所述参数组包括基于喷泉码划分所述目标文件的划分机制的至少部分划分参数和/或基于喷泉码广播所述目标文件的广播机制的至少部分广播参数，其中，所述划分参数包括：划分所述目标文件得到的文件块总数量Z、划分每一文件块各得到的源符号数量K、及每一源符号的字节数T；所述广播参数包括对每一文件块进行编码各得到的编码符号数量L、及对Z个文件块进行分组广播对应的每组文件块数量Z′；

构建卫星信道模型；

以接收端通过卫星信道成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据所述卫星信道模型、所述划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值；

根据所述参数组中每一参数的数值，基于喷泉码划分并广播所述目标文件。

可选地，所述构建信道模型包括：

构建包含大尺度开关信道和小尺度擦除信道的整体信道，所述整体信道在第t个时隙上的信道状态表示为：

所述时隙为广播一个编码符号所需的时间，其中，

X_e(t)表示所述小尺度擦除信道在第t个时隙上的信道状态，所述小尺度擦除信道的信道状态在一个时隙内保持不变，且服从伯努利分布；

T_c为所述大尺寸开关信道的每个开关相关时间的时间长度，单位为时隙；

表示所述大尺度开关信道在第t个时隙对应的开关相关时间序位上的开关状态，所述大尺寸开关信道的开关状态在一个开关相关时间T_c内保持改变，且服从伯努利分布。

可选地，所述广播机制包括：

将每组编出的Z'×L个编码符号划分成L个子组，其中，每个子组包含Z'个来自于不同文件块但具有相同符号索引的编码符号；

发送时按照组的顺序传输各个组，每个组内又按照子组的顺序广播编码符号。

可选地，所述根据所述卫星信道模型、所述划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值包括：

确定所述参数组中每一参数的数值范围；

在所述参数组中每一参数的数值范围内，通过穷举法优化得到所述参数组中每一参数的数值。

可选地，所述每组文件块数量Z′＝1，所述参数组包括所述文件块总数量Z、所述源符号数量K、所述字节数T和所述编码符号数量L；

所述根据所述卫星信道模型、所述划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值包括：

在所述编码符号数量L的数值范围内，计算任意值Li下所述参数组中其他参数的数值及所述用时；

在所述编码符号数量L的数值范围内遍历所有数值，选择使得所述用时最少的一组数值作为优化得到的所述参数组中每一参数的数值。

可选地，所述计算任意值Li下所述参数组中其他参数的数值及所述用时包括：

选取第一组参数数据，包括Z′＝1，L＝Li，Z＝Z_L,1为满足

的最小值，

K＝K_max，其中，K_max为源符号数量K的最大数值，T_max为所述字节数T的最大数值，F为所述目标文件的字节数；

选取第二组参数数据，包括Z′＝1，L＝Li，Z＝Z_L,2为满足

的最小值，

K＝K_min，其中，K_min为源符号数量K的最小数值；

根据所述第一组参数数据，计算接收端通过卫星信道经过第一用时t_c,L,1成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的第一百分比；

根据所述第二组参数数据，计算接收端通过卫星信道经过第二用时t_c,L,2成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的第二百分比；

基于所述第一百分比与所述第二百分比相等计算得到第一用时t_c,L,1和第二用时t_c,L,2；

在t_c,L,1>t_c,L,2的情况下，确定任意值Li下，文件块总数量Z的数值Z_L、源符号数量K的数值K_L、字节数T的数值T_L、用时t_c,L分别为：

t_c,L＝t_c,L,1，Z_L为满足

的最小值，

其中，R为通过卫星信道发送文件的发送速率；

在t_c,L,1≤t_c,L,2的情况下，确定任意值Li下，文件块总数量Z的数值Z_L、源符号数量K的数值K_L、字节数T的数值T_L、用时t_c,L分别为：

K_L＝K_min，t_c,L＝t_c,L,2，Z_L＝Z_L,2，T_L＝T_L,2。

根据本发明第二方面，还提供了一种卫星发送终端，其包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制处理器操作以执行根据本发明第一方面所述的方法。

根据本发明第三方面，还提供了一种文件接收方法，其包括：

通过卫星信道接收卫星发送终端基于喷泉码广播的目标文件的编码符号，其中，所述目标文件被划分成Z个文件块进行广播；

获取当前根据接收到的编码符号成功译码的文件块数量；

计算所述成功译码的文件块数量占文件块总数Z的百分比；

检测所述百分比是否达到设定值；

根据百分比达到设定值的检测结果，建立与移动通信基站之间的连接，以从移动通信基站下载未成功译码的文件块所缺少的编码符号。

根据本发明第四方面，还提供了一种文件接收终端，其包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制处理器操作以执行根据本发明第四方面所述的方法。

根据本发明第五方面，还提供了一种车辆，其包括根据本发明第四方面所述的文件接收终端。

根据本发明第六方面，还提供了一种文件传输系统，其包括根据本发明第二方面所述的卫星发送终端、根据本发明第四方面所述的文件接收终端、及移动通信基站，所述移动通信基站根据所述文件接收终端的请求获取目标文件，并基于喷泉码对目标文件进行划分，其中，所述请求中包含划分参数的当前数值。

根据本发明实施例的一个有益效果在于，本发明实施例的文件发送方法将基于喷泉码的文件划分参数和/或文件广播参数设置为变量，以能够灵活地适应不同设定百分比的文件联合接收方法，同时实现文件接收时间的最小化。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明实施例的文件传输系统的组成框图；

图2为根据本发明一个例子的文件发送过程；

图3为根据本发明实施例的卫星发送终端的硬件结构示意图；

图4为根据本发明实施例的文件接收装置的硬件结构示意图；

图5为根据本发明实施例的文件发送方法的流程示意图；

图6为根据本发明实施例的文件接收方法的流程示意图；

图7为根据本发明实施例的卫星发送终端的原理框图；

图8为根据本发明实施例的文件接收终端的原理框图；

图9为根据本发明实施例的车辆的原理框图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<文件传输系统>

图1为根据本发明实施例的文件传输系统的组成框图。

根据图1所示，本发明实施例的文件传输系统包括卫星发送终端1000、文件接收终端3000和移动通信基站2000。

该文件接收终端3000可以是固定设置的，也可以是移动的。

在本发明的一个实施例中，该文件接收终端3000可以为车载终端。

本发明实施例中，文件接收终端3000可以与卫星发送终端1000通过卫星信道4000通信连接，实现文件的传输。

本发明实施例中，文件接收终端3000还可以与移动通信基站2000通过蜂窝式移动通信网络5000通信连接，实现文件的传输。

本发明实施例中，卫星发送终端1000基于喷泉码划分并广播目标文件。

基于喷泉码划分目标文件的划分机制涉及三个划分参数，分别为划分目标文件得到的文件块总数量Z、划分每一文件块各得到的源符号数量K、及每一源符号的字节数T，具体地包括：

1、将一个大小为F字节的目标文件划分成Z个大小相同的文件块，其中Z≥2。

2、将每个文件块划分成K个大小相同的源符号，每个源符号的大小为T字节，其中，K和T分别满足K_min≤K≤K_max和T_min≤T≤T_max，K_min、K_max、T_min和T_max的数值由所采用的喷泉码标准决定，例如，若采用IETF RFC 5053标准，则K_max＝8192，K_min＝1024，T_max＝65535，T_min＝1。

基于喷泉码广播目标文件的广播机制涉及两个广播参数，分别为对每一文件块进行编码各得到的编码符号数量L、及对Z个文件块进行分组广播对应的每组文件块数量Z'，具体包括：

1、将Z个文件块划分成G组(G为正整数)，每组包含Z'个文件块。

2、对每组中的Z'个文件块进行编码，每个文件块编出的编码符号的数量为L，其中，编码符号数量L的上限值

每个文件块的L个编码符号具有各自不同的符号索引，例如，每个文件块的第一个编码符号对应符号索引1，第二个编码符号对应符号索引2，依次类推，第L个编码符号对应符号索引L。

3、广播时，将每组编出的Z'×L个编码符号划分成L个子组，每个子组包含了Z'个来自于不同文件块但具有相同符号索引的编码符号。例如，某个组内第i个子组包含的是符号索引为i的Z'个编码符号，其中，i为从1至L的正整数。

卫星发送终端1000在发送目标文件时，按组的顺序传输G个组，每个组内又按子组的顺序广播编码符号。所有组的Z×L个编码符号发送完毕，表明每个文件块的编码符号被发送完毕。之后，循环往复该发送过程，实现编码符号的源源不断地广播。

图2是根据本发明一个例子的目标文件发送过程。

在图2所示例子中，每组文件块数量Z'＝3，编码符号数量L＝3。

该例子中，广播时将每组编出的9个编码符号划分成3个子组，每个子组包含了3个来自于不同文件块但具有相同符号索引的编码符号，以图2中左上角的第一组文件块(包含文件块1、文件块2和文件块3)为例，第一个子组包含来自文件块1、文件块2和文件块3的符号索引为1的编码符号，第二个子组包含来自文件块1、文件块2和文件块3的符号索引为2的编码符号，第三个子组包含来自文件块1、文件块2和文件块3的符号索引为3的编码符号。

如图2所示，卫星发送终端1000在发送该目标文件时，按组的顺序传输G个组，即先发送上述第一组文件块，发送完第一组文件块再发送第二组文件块，直至第G组文件块发送完毕。每个组内又按子组的顺序广播编码符号，以发送第一组文件块为例，按照顺序依次广播上述第一个子组的编码符号、上述第二个子组的编码符号和上述第三个子组的编码符号。

所有组的Z×L个编码符号发送完毕后，参见图2所示，对所有文件块的后继L个编码符号采用相同的发送过程进行广播，即仍然是按组的顺序传输G个组，即先发送上述第一组文件块，发送完第一组文件块再发送第二组文件块，直至第G组文件块发送完毕。每个组内又按子组的顺序广播编码符号，以发送第一组文件块为例，按照顺序依次广播第四个子组的编码符号、第五个子组的编码符号和第六个子组的编码符号。如此循环往复地采用上述发送过程进行广播。

本发明实施例的应用场景包括：1、文件接收终端3000通过卫星信道4000接收并存储卫星发送终端1000广播的对应目标文件的各个文件块的编码符号，并对存储的编码符号进行译码，其中，文件接收终端3000存储某一文件块的编码符号的数量大于或者等于K时，就能成功译码该文件块。2、文件接收终端3000通过卫星信道成功译码对应目标文件的部分文件块。3、文件接收终端3000通过移动通信网络5000与移动通信基站2000建立连接，并从移动通信基站2000点对点地下载剩余文件块缺少的编码符号。

本发明实施例根据上述应用场景，将涉及划分机制和/或广播机制的至少部分参数设置为变量，以文件接收终端3000通过卫星信道成功译码文件块的数量占文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件优化得到各个变量的数值，并依据优化得到的各个变量的数值进行目标文件的划分及广播，这样，如果文件接收终端3000在通过卫星信道成功译码文件块的数量占文件块总数量Z的百分比达到该设定值时，便连接移动通信基站2000点对点地下载剩余文件块缺少的编码符号，就可实现以最少用时获得目标文件的目的。

该设定值可以大于或者等于50％，进一步地大于或者等于70％。

移动通信基站2000将根据文件接收终端3000的请求获取目标文件，并基于喷泉码对目标文件进行划分，其中，请求中包含划分参数的当前数值，移动通信基站2000将根据划分参数的当前数值划分目标文件供文件接收终端3000点对点地下载剩余文件块缺少的编码符号。

该划分参数的当前数值由文件接收终端3000根据从卫星发送终端1000获得的编码符号确定。

图3是根据本发明实施例的卫星发送终端1000的硬件结构示意图。

根据图3所示，本实施例中，卫星发送终端1000包括存储器1020和处理器1010，存储器1020用于存储指令，该指令用于控制处理器1010操作以执行根据本发明实施例的文件发送方法。技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令。指令如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。

卫星发送终端1000还包括通信装置1030，该通信装置1030至少用于基于喷泉码广播对应目标文件的编码符号。

图4是根据本发明实施例的文件接收终端3000的硬件结构示意图。

根据图4所示，本发明实施例的文件接收终端3000可以包括一个或多个处理器3010、一个或者多个存储器3020。

处理器3010可以是中央处理器CPU、微处理器MCU等。

存储器3020例如包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、诸如硬盘的非易失性存储器等。

存储器3020用于存储指令，该指令用于控制处理器3010进行操作以执行根据本发明实施例的文件接收方法。技术人员可以根据本发明所公开方案设计指令。指令如何控制处理器进行操作，这是本领域公知，故在此不再详细描述。

本发明实施例的文件接收终端3000还可以包括接口装置3030、通信装置3040、显示装置3050、输入装置3060、扬声器3070、麦克风3080等等。

接口装置3030例如包括USB接口、耳机接口等。通信装置3040例如能够进行有线或无线通信，具体地可以包括Wifi通信、蓝牙通信、卫星信道、2G/3G/4G/5G通信等等。输入装置3060例如可以包括触摸屏、键盘、体感输入等。用户可以通过麦克风3080输入语音信息。文件接收终端3000可以通过扬声器3070输出语音信息。

虽然图4示出了文件接收终端3000的多个装置，但本发明实施例的文件接收终端3000也可以仅包括其中的部分装置，例如处理器3010、存储器3020、通信装置3040等。

<方法实施例>

图5是根据本发明实施例的用于卫星信道的文件发送方法。

根据图5所示，本发明该实施例的文件发送方法可以包括如下步骤：

步骤S5100，卫星发送终端1000获取目标文件。

该目标文件可以存储在数据库中，卫星发送终端1000和移动通信基站2000均可以从该数据库中获得目标文件。

步骤S5200，卫星发送终端1000确定发送该目标文件需要优化的参数组。

该参数组包括基于喷泉码划分该目标文件的划分机制的至少部分划分参数，和/或基于喷泉码广播该目标文件的广播机制的至少部分广播参数。

以上划分参数包括：划分目标文件得到的文件块总数量Z、划分每一文件块各得到的源符号数量K、及每一源符号的字节数T。

以上广播参数包括：对每一文件块进行编码各得到的编码符号数量L、及对Z个文件块进行分组广播对应的每组文件块数量Z′。

根据该步骤S5200，需要优化的参数组包括文件块总数量Z、源符号数量K、字节数T、编码符号数量L和每组文件块数量Z′中的至少一个。

步骤S5300，卫星发送终端1000构建卫星信道模型。

在本发明的一个例子中，该步骤S5300中构建卫星信道模型可以是构建大尺度开关信道模型。

大尺度开关信道模型的特点为：大尺度开关信道的开关状态不在一个开关相关时间内改变，定义T_c为每个开关相关时间的长度，T_c的单位为时隙，时隙为广播一个编码符号所需的时间，即在每个时隙内，只有一个编码符号被广播。定义τ为开关相关时间的索引，X_o(τ)∈{0,1}为在第τ个开关相关时间上的开关状态，其中，X_o(τ)＝1表明大尺度开关信道在第τ个开关相关时间上开，X_o(τ)＝0表明大尺度开关信道在第τ个开关相关时间上为关。设X_o(τ),τ＝1,2,...相对于τ独立同分布，X_o(τ)服从伯努利分布，参量为p_on，其中，p_on为大尺度开关信道为开的概率。因此，大尺度开关信道在第τ个开关相关时间上的开关状态：

在本发明的一个例子中，该步骤S5300中构建卫星信道模型也可以是构建小尺度擦除信道模型。

小尺度擦除信道模型的特点为：小尺度擦除信道的状态在一个时隙内保持不变，定义X_e(t)∈{0,1}为在第t个时隙上的小尺度擦除信道的状态，其中，X_e(t)＝1表明一个编码符号可以在第t个时隙上成功通过擦除信道，X_e(t)＝0表明一个编码符号在第t个时隙上不能通过擦除信道。设X_e(t),t＝1,2,...相对于t独立同分布，且X_e(t)服从伯努利分布，参量为1-p_e，其中，p_e表示擦除概率。因此，小尺度擦除信道在第t个时隙上的信道状态：

在本发明的一个例子中，该步骤S5300中构建卫星信道模块可以包括：构建包含大尺度开关信道和小尺度擦除信道的整体信道，根据上述公式(1)和公式(2)，整体信道在第t个时隙上的信道状态表示为：

公式(3)中，X_e(t)表示小尺度擦除信道在第t个时隙上的信道状态，小尺度擦除信道的信道状态在一个时隙内保持不变，且服从伯努利分布；T_c为大尺寸开关信道的每个开关相关时间的时间长度，单位为时隙，符号

表示向上取整，

表示大尺度开关信道在第t个时隙对应的开关相关时间序位上的开关状态，

对应上述公式(1)中τ的取值，大尺寸开关信道的开关状态在一个开关相关时间T_c内保持改变，且服从伯努利分布。

在该例子中，构建包含大尺度开关信道和小尺度擦除信道的整体信道相对单一种类的信道将更加接近实际的信道，这样，基于该信道模型优化得到的参数组中每一参数的数值将在实际进行文件传输中获得更加符合预期的优化效果。

步骤S5400，卫星发送终端1000以接收端通过卫星信道成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据构建的卫星信道模型、划分机制和广播机制优化得到参数组中每一参数的数值。

在该步骤S5400中，设置基于整体信道的函数q(t_c,Z',L,K,Z,T)，q(t_c,Z',L,K,Z,T)表示文件接收终端3000从接入卫星信道开始接收卫星发送终端1000广播的编码符号起，经历t_c个时隙成功译码文件块的数量。在此，由于整体信道具有随机性，q(t_c,Z',L,K,Z,T)是随机变量，因此，在该步骤S5400中，可以取其均值E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]进行优化，得到：

公式(4)中，Q代表文件接收终端3000通过卫星信道成功译码文件块的数量述文件块总数量Z的百分比。

在该步骤S5400中，优化目标为确定Z',L,K,Z,T的数值，使得Q达到设定值的用时t_c最少，其中，Z',L,K,Z,T中可以有部分位于需要优化的参数组中，而另一部分的数值为预设已知数值，也可以全部位于需要优化的参数组中。

该设定值在完成设置后即为固定值。操作人员可以通过卫星发送终端1000的输入装置输入该设定值。

该设定值可以是大于0、且小于100％的任意值。

该设定值可以通过调查用户获得目标文件的下载习惯进行选择，以使得大部分用户基于本发明方法获得目标文件的用时最少。

在本发明的一个例子中，该设定值取70％～80％。

根据本发明的一个例子，该步骤S5400中根据构建的卫星信道模型、划分机制和广播机制优化得到参数组中每一参数的数值可以进一步包括如下步骤：

步骤S5411，确定参数组中每一参数的数值范围。

在步骤S5411中，参数组中每一参数的数值范围由以下公式(5)确定。

步骤S5412，在参数组中每一参数的数值范围内，按照上述优化目标通过穷举法优化得到参数组中每一参数的数值。

根据本发明的另一个例子，预先设置每组文件块数量Z′＝1，参数组包括文件块总数量Z、源符号数量K、字节数T和编码符号数量L。该步骤S5400中根据构建的卫星信道模型、划分机制和广播机制优化得到参数组中每一参数的数值也可以进一步包括如下步骤：

步骤S5421，在编码符号数量L的数值范围内，计算任意值Li下参数组中其他参数的数值及对应用时。

这可以进一步包括：

步骤S5421a，选取第一组参数数据，包括Z′＝1，L＝Li，Z＝Z_L,1为满足

的最小值，

K＝K_max，其中，K_max为源符号数量K的最大数值，T_max为所述字节数T的最大数值，F为所述目标文件的字节数。

步骤S5421b，选取第二组参数数据，包括Z′＝1，L＝Li，Z＝Z_L,2为满足

的最小值，

K＝K_min，其中，K_min为源符号数量K的最小数值。

步骤S5421c，根据第一组参数数据，计算文件接收终端3000通过卫星信道经过第一用时t_c,L,1成功译码文件块的数量占文件块总数量Z的第一百分比。

步骤S5421d，根据第二组参数数据，计算文件接收终端3000通过卫星信道经过第二用时t_c,L,2成功译码文件块的数量占文件块总数量Z的第二百分比。

步骤S5421e，基于第一百分比与第二百分比相等计算得到第一用时t_c,L,1和第二用时t_c,L,2。

在t_c,L,1>t_c,L,2的情况下，确定任意值Li下，文件块总数量Z的数值Z_L、源符号数量K的数值K_L、字节数T的数值T_L、用时t_c,L分别为：

t_c,L＝t_c,L,1，Z_L为满足

的最小值，

其中，R为通过卫星信道发送文件的发送速率。

在t_c,L,1≤t_c,L,2的情况下，确定任意值Li下，文件块总数量Z的数值Z_L、源符号数量K的数值K_L、字节数T的数值T_L、用时t_c,L分别为：

K_L＝K_min，t_c,L＝t_c,L,2，Z_L＝Z_L,2，T_L＝T_L,2。

步骤S5422，在编码符号数量L的数值范围内遍历所有数值，选择使得用时t_c,L最少的一组数值作为优化得到的参数组中每一参数的数值。

步骤S5500，根据参数组中每一参数的数值，基于喷泉码划分并广播目标文件。

根据本发明该实施例，其文件发送方法将基于喷泉码的文件划分参数和/或文件广播参数设置为变量，以能够灵活地适应不同设定百分比的文件联合接收方法，同时实现文件接收时间的最小化。这样，文件接收终端3000在成功译码的文件块数量占文件块总数Z的百分比达到设定值时，可以建立与移动通信基站2000之间的连接，以从移动通信基站2000下载未成功译码的文件块所缺少的编码符号，实现综合多种途径以最少用时获得目标文件的目的。

本发明该实施例中，E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]的函数表达式由文件划分机制、广播机制和信道模型决定，其中，确定E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]的步骤可以包括：

1)根据t_c,Z',L,Z和广播机制确定文件接收终端3000从接入卫星信道开始接收卫星广播开始，卫星发送终端1000经历t_c个时隙发送的每个文件块的编码符号的个数。具体地，该步骤可进一步分为如下两步：

101)得到时隙t上传输的编码符号所属的文件块n(t)的表达式。根据t_c,Z',L,Z和广播机制可知：

公式(6)中，

符号表示向下取整，AmodB表示A除以B取余数的操作，以公式中(t-1)modZ'为例，其数值即为(t-1)除以Z'所得的余数。

102)对任一文件块，计算文件接收终端3000从接入卫星信道开始接收卫星广播开始，卫星发送终端经历t_c个时隙发送的每个文件块的编码符号的个数h_z(t_c)。

2)计算E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]。具体地，该步骤可以进一步分为如下两步：

201)根据102)中的h_z(t_c)、整体信道模型和译码机制(即，当文件接收终端3000存储某一文件块的编码符号的个数大于或者等于K时，文件接收终端3000就能成功译码该文件块)，结合上述公式(3)，计算q(t_c,Z',L,K,Z,T)：

在公式(7)中，1(·)是示性函数，若括号中的表达式为真，则函数值为1，若括号中的表达式为假，则函数值为0。

202)计算E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]：

在公式(8)中，E[·]表示取均值处理,Pr[·]表示[]内发生事件的概率。

下面分T_c∈{1,2,...,Z'}，T_c∈{Z',Z'+1,...,Z'×L}和T_c∈{Z'L,Z'L+1,...,ZL}三种不同的情况，说明E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]的具体表达式：

令

用

表示服从二项分布的随机变量X的概率分布列，其中，q∈[0,1]，α∈

(

表示正整数)为该二项分布的参数。用

表示服从上述二项分布的随机变量X大于β的概率，其中，β∈{0,1,2,...,α}。不同的T_c的取值范围下的E[q(t_c,Z',L,K,Z,T)]如下所示：

(1)当T_c∈{1,2,...,Z'}时，

这里，

z表示文件块序号，取值为1至Z。

(2)当T_c∈{Z',Z'+1,...,Z'×L}时，考虑与T_c最接近且满足一定条件的T_c'，其值为如下优化问题的最优解：

T_c'∈{Z',Z'+1,...,Z'L}

这里，

(3)当T_c∈{Z'L,Z'L+1,...,ZL}时，考虑与T_c最接近且满足一定条件的T_c'，其值为如下优化问题的最优解：

T_c'∈{Z'L,Z'L+1,...,ZL}

这里，

图6是根据本发明实施例的文件接收方法的流程示意图。

根据图6所示，该实施例的文件接收方法与上述文件发送方法相对应，可以包括如下步骤：

步骤S6100，文件接收终端3000通过卫星信道接收卫星发送终端1000基于喷泉码广播的目标文件的编码符号，其中，目标文件被划分成Z个文件块进行广播。

步骤S6200，文件接收终端3000获取当前根据接收到的编码符号成功译码的文件块数量。

根据译码机制，当文件接收终端3000存储某一文件块的编码符号的个数大于或者等于K时，文件接收终端3000就能成功译码该文件块。

步骤S6300，文件接收终端3000计算所成功译码的文件块数量占文件块总数Z的百分比。

步骤S6400，文件接收终端3000检测该百分比是否达到设定值，如是，则执行步骤S6500，如否，则回到步骤S6100继续接收卫星发送终端1000广播的编码符号。

在该设定值与卫星发送终端1000用以优化参数组中每一参数的数值所基于的设定值相同或者相近时，文件接收终端3000可以以最少用时获得目标文件。

步骤S6500，文件接收终端3000根据百分比达到设定值的检测结果，建立与移动通信基站2000之间的连接，以从移动通信基站2000下载未成功译码的文件块所缺少的编码符号。

根据该步骤S6500，文件接收终端3000在连接移动通信基站2000时，将根据接收编码符号的情况确定卫星发送终端1000所采用的划分参数的当前数值，并将划分参数的当前数值提供至移动通信基站2000，以使移动通信基站2000从数据库中获取文件并按照文件接收终端3000提供的划分参数划分目标文件供文件接收终端3000点对点下载未成功译码的文件块所缺少的编码符号。

<装置实施例>

图7是根据本发明实施例的卫星发送终端的原理框图。

根据图7所示，文星发送终端1000包括文件获取模块71100、参数确定模块71200、模型构建模块71300、优化处理模块71400和文件发送模块71500。

该文件获取模块71100用于获取目标文件。

该参数确定模块71200用于确定发送目标文件需要优化的参数组，该参数组包括基于喷泉码划分所述目标文件的划分机制的至少部分划分参数和/或基于喷泉码广播所述目标文件的广播机制的至少部分广播参数，其中，划分参数包括：划分所述目标文件得到的文件块总数量Z、划分每一文件块各得到的源符号数量K、及每一源符号的字节数T；广播参数包括对每一文件块进行编码各得到的编码符号数量L、及对Z个文件块进行分组广播对应的每组文件块数量Z′。

该模型构建模块71300用于构建卫星信道模型。

该优化处理模块71400用于以文件接收终端3000通过卫星信道成功译码文件块的数量占文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据卫星信道模型、划分机制和广播机制优化得到参数组中每一参数的数值。

该文件发送模块71500用于根据参数组中每一参数的数值，基于喷泉码划分并广播该目标文件。

在本发明的一个例子中，该模型构建模块71300可以用于构建包含大尺度开关信道和小尺度擦除信道的整体信道，整体信道在第t个时隙上的信道状态表示为：

具体请见上述公式(3)。

在本发明的一个例子中，上述广播机制包括：将每组编出的Z'×L个编码符号划分成L个子组，其中，每个子组包含Z'个来自于不同文件块但具有相同符号索引的编码符号；发送时按照组的顺序传输各个组，每个组内又按照子组的顺序广播编码符号。

在本发明的一个例子中，该优化处理模块71400可以用于：确定所述参数组中每一参数的数值范围；及在参数组中每一参数的数值范围内，通过穷举法优化得到所述参数组中每一参数的数值。

在本发明的一个例子中，所述每组文件块数量Z′＝1，参数组包括所述文件块总数量Z、所述源符号数量K、所述字节数T和所述编码符号数量L，该优化处理模块71400可以用于：在编码符号数量L的数值范围内，计算任意值Li下所述参数组中其他参数的数值及所述用时，一种可供选择的计算方法可参见上述步骤S5421a～S5421e；及在编码符号数量L的数值范围内遍历所有数值，选择使得所述用时最少的一组数值作为优化得到的所述参数组中每一参数的数值。

图8是根据本发明实施例的文件接收终端的原理框图。

根据图8所示，该实施例的文件接收终端3000可以包括编码获取模块83100、数量确定模块83200、占比计算模块83300、检测模块83400和切换模块83500。

该编码获取模块83100用于通过卫星信道接收卫星发送终端1000基于喷泉码广播的目标文件的编码符号，其中，所述目标文件被划分成Z个文件块进行广播。

该数量确定模块83200用于获取当前根据接收到的编码符号成功译码的文件块数量。

该占比计算模块83300用于计算成功译码的文件块数量占文件块总数Z的百分比。

该检测模块83400用于检测百分比是否达到设定值。

该切换模块83500用于根据检测模块83400提供的百分比达到设定值的检测结果，建立与移动通信基站2000之间的连接，以从移动通信基站2000下载未成功译码的文件块所缺少的编码符号。

<车辆实施例>

图9是根据本发明实施例的车辆的原理框图。

根据图9所示，本发明该实施例的车辆9000包括根据本发明实施例的文件接收终端3000。

本发明该实施例中，文件接收终端3000可以作为车载终端使用。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于卫星信道的文件发送方法，其特征在于，包括：

获取目标文件；

确定发送所述目标文件需要优化的参数组，所述参数组包括基于喷泉码划分所述目标文件的划分机制的至少部分划分参数和/或基于喷泉码广播所述目标文件的广播机制的至少部分广播参数，其中，所述划分参数包括：划分所述目标文件得到的文件块总数量Z、划分每一文件块各得到的源符号数量K、及每一源符号的字节数T；所述广播参数包括：对每一文件块进行编码各得到的编码符号数量L、及对Z个文件块进行分组广播对应的每组文件块数量Z′；

构建卫星信道模型；

以接收端通过卫星信道成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据所述卫星信道模型、所述划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值；

根据所述参数组中每一参数的数值，基于喷泉码划分并广播所述目标文件；

其中，当所述每组文件块数量Z′＝1，所述参数组包括所述文件块总数量Z、所述源符号数量K、所述字节数T和所述编码符号数量L时：

所述根据所述卫星信道模型、所述划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值包括：

在所述编码符号数量L的数值范围内，计算任意值Li下所述参数组中其他参数的数值及所述用时；

在所述编码符号数量L的数值范围内遍历所有数值，选择使得所述用时最少的一组数值作为优化得到的所述参数组中每一参数的数值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建卫星信道模型包括：

构建包含大尺度开关信道和小尺度擦除信道的整体信道，所述整体信道在第t个时隙上的信道状态表示为：

所述时隙为广播一个编码符号所需的时间，其中，

X_e(t)表示所述小尺度擦除信道在第t个时隙上的信道状态，所述小尺度擦除信道的信道状态在一个时隙内保持不变，且服从伯努利分布；

T_c为所述大尺度开关信道的每个开关相关时间的时间长度，单位为时隙；

表示所述大尺度开关信道在第t个时隙对应的开关相关时间序位上的开关状态，所述大尺度开关信道的开关状态在一个开关相关时间T_c内保持改变，且服从伯努利分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述广播机制包括：

将每组编出的Z'×L个编码符号划分成L个子组，其中，每个子组包含Z'个来自于不同文件块但具有相同符号索引的编码符号；

发送时按照组的顺序传输各个组，每个组内又按照子组的顺序广播编码符号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述卫星信道模型、所述划分机制和所述广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值包括：

确定所述参数组中每一参数的数值范围；

在所述参数组中每一参数的数值范围内，通过穷举法优化得到所述参数组中每一参数的数值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算任意值Li下所述参数组中其他参数的数值及所述用时包括：

选取第一组参数数据，包括Z′＝1，L＝Li，Z＝Z_L,1为满足

的最小值，

其中，K_max为源符号数量K的最大数值，T_max为所述字节数T的最大数值，F为所述目标文件的字节数，Z_L,1为所述编码符号数量为L时对应的第一组参数数据中所述文件块总数量，T_L,1为所述编码符号数量为L时对应的第一组参数数据中所述字节数；

选取第二组参数数据，包括Z′＝1，L＝Li，Z＝Z_L,2为满足

的最小值，

其中，K_min为源符号数量K的最小数值，Z_L,2为所述编码符号数量为L时对应的第二组参数数据中所述文件块总数量，T_L,2为所述编码符号数量为L时对应的第二组参数数据中所述字节数；

根据所述第一组参数数据，计算接收端通过卫星信道经过第一用时t_c,L,1成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的第一百分比；

根据所述第二组参数数据，计算接收端通过卫星信道经过第二用时t_c,L,2成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的第二百分比；

基于所述第一百分比与所述第二百分比相等计算得到第一用时t_c,L,1和第二用时t_c,L,2；

在t_c,L,1>t_c,L,2的情况下，确定任意值Li下，文件块总数量Z的数值Z_L、源符号数量K的数值K_L、字节数T的数值T_L、用时t_cL分别为：

其中，T_c为大尺度开关信道的每个开关相关时间的时间长度，单位为时隙；

t_c,L＝t_c,L,1，Z_L为满足

的最小值，

其中，R为通过卫星信道发送文件的发送速率；

在t_c,L,1≤t_c,L,2的情况下，确定任意值Li下，文件块总数量Z的数值Z_L、源符号数量K的数值K_L、字节数T的数值T_L、用时t_c,L分别为：

K_L＝K_min，t_c,L＝t_c,L,2，Z_L＝Z_L,2，T_L＝T_L,2。

6.一种卫星发送终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制处理器操作以执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。

7.一种文件接收方法，其特征在于，包括：

通过卫星信道接收卫星发送终端根据参数组中每一参数的数值、基于喷泉码划分并广播的目标文件的编码符号，其中，所述目标文件被划分成Z个文件块进行广播；

获取当前根据接收到的编码符号成功译码的文件块数量；

计算所述成功译码的文件块数量占文件块总数量Z的百分比；

检测所述百分比是否达到设定值；

根据百分比达到设定值的检测结果，建立与移动通信基站之间的连接，以从移动通信基站下载未成功译码的文件块所缺少的编码符号；

其中，所述卫星发送终端以接收端通过卫星信道成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据卫星信道模型、目标文件划分机制和目标文件广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值；

所述参数组包括基于喷泉码划分所述目标文件的划分机制的至少部分划分参数和/或基于喷泉码广播所述目标文件的广播机制的至少部分广播参数，其中，所述划分参数包括：划分所述目标文件得到的文件块总数量Z、划分每一文件块各得到的源符号数量K、及每一源符号的字节数T；所述广播参数包括：对每一文件块进行编码各得到的编码符号数量L、及对Z个文件块进行分组广播对应的每组文件块数量Z′；

当所述参数组中每组文件块数量Z′＝1，所述参数组包括所述文件块总数量Z、所述源符号数量K、所述字节数T和所述编码符号数量L时，所述卫星发送终端以接收端通过卫星信道成功译码文件块的数量占所述文件块总数量Z的百分比达到设定值的用时最少为限制条件，根据卫星信道模型、目标文件划分机制和目标文件广播机制优化得到所述参数组中每一参数的数值包括：

在所述编码符号数量L的数值范围内，计算任意值Li下所述参数组中其他参数的数值及所述用时；

在所述编码符号数量L的数值范围内遍历所有数值，选择使得所述用时最少的一组数值作为优化得到的所述参数组中每一参数的数值。

8.一种文件接收终端，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制处理器操作以执行根据权利要求7所述的方法。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述的文件接收终端。

10.一种文件传输系统，其特征在于，包括根据权利要求6所述的卫星发送终端、根据权利要求8所述的文件接收终端、及移动通信基站，所述移动通信基站根据所述文件接收终端的请求获取目标文件，并基于喷泉码对目标文件进行划分，其中，所述请求中包含划分参数的当前数值。

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