CN113259057A - 一种缓存-信道联合编码广播方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓存‑信道联合编码广播方法，其包括以下步骤：S1将每一个文件分成若干个长度相同的数据包；S2将经过S1处理后的数据包按顺序和来自其他文件的数据包一起进行异或网络编码，若得到某一用户已解码开当前数据包的反馈时，选取该用户的下一数据包重新与其他用户的数据包进行异或网络编码，得到更新后的编码数据包X；S3脊柱码编码，生成通道i；S4交织强化编码，并交织得到若干个子通道；S5同一子通道的两个相邻的数据节分别映射到星座点的实部和虚部一同发出，按照子通道的顺序依次发送，若过程中未出现用户反馈已成功解码的反馈，由S3生成新的通道，重复步骤S4及S5。该方法可以自适应每个用户的信道质量，从而使每个用户都在广播信号拿到最佳的链路速率，从而提高编码缓存的效率。

Description

一种缓存-信道联合编码广播方法
技术领域
本发明属于通讯技术领域，具体涉及一种缓存-信道联合编码广播方法。
背景技术
人们对移动网络的需求越来越大，特别是视频等流量的高速增长，给移动网络带来了极大的压力，随着半导体技术的发展，存储变得越来越便宜，手机、电脑、车载设备等具有越来越大的储存容量，可以用来缓存视频等信息。
通过移动设备提前缓存一定的视频信息，在用户在网络繁忙时请求数据文件时，将多个用户的请求综合考虑，结合用户已经存储的数据，可以通过编码广播的方式将多个用户的数据广播下发，有效地提高网络传输效率，上述技术也被称为编码缓存技术。
在利用缓存进行多个用户广播下发时，所采用的缓存-信道联合编码方法，决定了广播传输是否能够精准匹配每个用户的传输速率，从而影响编码缓存广播的效率。
现有编码缓存技术存在如下缺陷：
S. Tang, H. Yomo, T. Ueda, R. Miura, and S. Obana等人于2011年发表在EURASIP J. Wireless Commun. Netw., vol. 2011, no. 1, pp. 1–11上的Full ratenetwork coding via nesting modulation constellations，采用了在调制中进行不同用户的信息嵌入，然后对嵌入后的信号进行广播传输。但是该方法需要实现对每个用户的信道状态进行反馈，使得基站知道每个用户准确的链路速率，从而支持信息嵌入方式的选择，信道状态的反馈一方面会产生额外的网络开销，如果信道状况反馈不准确或不及时，则会导致用户链路速率匹配误差，从而导致广播传输效率的下降。此外，上述信息嵌入的过程，对低速率的用户会产生链路增益的损失，从而损失一定的传输速率。
S. S. Bidokhti, M. Wigger, et al等人于2017年在in Proc. IEEE Int.Symp. Inf. Theory (ISIT), 2017, pp. 1222–1226上发表的Benefits of cacheassignment on degraded broadcast channels，通过对用户速率的测量反馈，进行码本构造，然后将构造好的码本发给给每个用户，每个用户根据码本进行广播信号的解码。用户信道的测量将会产生额外的网络开销，若网络信道变化，上述码本需要重新构造后下发，由于码本量较大，因此也会产生较大的网络开销，特别对针对移动用户，由于用户的移动会导致信道频繁变化，重新构造码本下发的过程，可能跟不上信道的变化，从而导致广播传输的效率大幅下降。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种缓存-信道联合编码广播方法，可以不用对移动用户进行信道的测量，即可实现各用户的信道速率匹配，从而实现最佳广播传输效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种缓存-信道联合编码广播方法，其包括以下步骤：
S1将K个用户中每个用户请求的每一个文件都分成若干个长度相同的数据包；
S2将经过S1处理后的数据包按顺序和来自其他文件的数据包一起进行异或网络编码，得到编码后的数据包X；若得到某一用户已解码开当前数据包的反馈时，选取该用户的下一数据包重新与其他用户的数据包进行异或网络编码，得到更新后的编码数据包X；
S3将S2中经过异或网络编码的数据包X分成等长的L节，并输入脊柱码编码器进行编码，依次生成通道i；
S4交织强化编码，对于L节数据组成的通道i，将最后一节的数据重复两次添加到通道i的尾部，并交织得到8个子通道，其中每一个子通道的第一个数值取自原通道的第8、4、6、2、5、1、7、3，且在第一个数值确认后，后一个数值每隔8个取一个；
S5同一子通道的两个相邻的数据节分别映射到星座点的实部和虚部一同发出，按照子通道的顺序依次发送，若过程中未出现用户反馈已成功解码的反馈，由S3 生成新的通道，重复步骤S4及S5，若过程中出现用户反馈已成功解码，发射用户停止该通道剩下所有子通道的数据传输，并记录当前发送子通道的序号p，将已经产生的p+1~8子通道数据丢弃，重复S2、S3及S4，然后在发送新产生的子通道数据时，丢弃1-p子通道的数据，按顺序发送p+1~8子通道数据。
K个分别来自K个不同文件的数据包经过异或运算的到一个编码后的数据包X。
S3中将数据包分成等长的L节，第一节x 1与随机定义的长度为V的哈希种子V 0进行哈希运算得到长度为V的新种子V 1，然后第二节x 2与V 1进行哈希运算得到V 2，依次得到V 1、V 2…V L,且得到的V 1、V 2…V L，每一个分别和自然数序列进行哈希运算，且分别产生一个通道i，且每个通道内产生一个长度为c的随机数。
每一个通道的数据产生后，按照S4 及S5发送，若有数据包被解码开后，则重新对新生成的数据包X进行S3操作，生成新的V 1、V 2…V L，并产生新的通道。
S5中数据发送时通过22c-QAM调制处理。本发明的有益效果：针对编码缓存中用户速率不一样，设计了新的缓存信道广播编码方法，发射用户不需要提前进行每一个用户的信道质量测量或要求每一个用户反馈信道质量，该方法也不需要提前构造码本，因此也不存在信道状况变化后重新构造与下发码本。该广播编码方法可以自适应每个用户的信道质量，从而使每个用户都在广播信号拿到最佳的链路速率，从而提高编码缓存的效率，且可以自适应每个用户链路质量的变化。
附图说明
图1为本发明步骤S1的示意图。
图2为本发明步骤S2的示意图。
图3为本发明步骤S3的示意图。
图4为本发明步骤S4的示意图。
图5为实施例步骤S1的示意图。
图6为实施例步骤S2的示意图。
图7为实施例步骤S3的示意图。
图8为实施例步骤S4的示意图。
图9为实施例步骤S5的示意图。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明公开了一种缓存-信道联合编码广播方法，其包括以下步骤：
S1将每一个文件分成若干个长度相同（如n比特长）的数据包，若为K个文件，则每一个文件均要分成若干个长度相同的数据包，如图1所示；
S2将经过S1处理后的数据包按顺序和来自其他文件的数据包一起进行异或网络编码，K个分别来自K个不同文件的数据包经过异或运算的到一个编码后的数据包X，如图2所示。
当某一用户已解码开自己的数据包时，其向发射用户反馈已解码开当前数据包的反馈，而发射用户接到该反馈时，选取该用户的下一数据包，其他用户的数据包不变，重新将所有用户的数据包进行异或网络编码，得到更新后的编码数据包X；如刚开始是所有的第一数据包，用来进行异或网络编码，得到X 1，当第一个用户解码开S 11并反馈给发射用户后，第一个用户的第二个数据S 12被用来与其他未解开的数据包，重新进行异或网络编码，得到更新后的数据包X 2。每一次S2中重新编码的数据包更新后，都需要重新输入脊柱编码器进行编码。
如图3所示，S3将S2中经过异或网络编码的数据包分成等长的L节，并输入脊柱码编码器进行编码，生成i个通道；S3中将数据包分成等长的L节，每份长k=n/L，第一节x 1与随机定义的长度为V的哈希种子V 0进行哈希运算（h：{0,1} v ×{0,1} k →{0,1} v ）得到长度为V的新种子V 1，然后第二节x 2与V 1进行哈希运算得到V 2，依次得到V 1、V 2…V L,且得到的V 1、V 2…V L，每一个分别和自然数序列进行哈希运算（RNG：{0,1} v ×N→{0,1} c ），产生一个长度为c的随机数，自然数序列从1,2，一直持续，同时与自然数i进行运算产生的通道称之为通道i，根据上述方法，每个通道内产生L个的随机数。
每一个通道的数据产生后，会按照S4和S5的方法进行发送，如果X没有变化，则继续按照已经得到的V 1、V 2…V L，进行下一个通道数据的产生，如果有数据包被解开，导致S2中产生了新数据包X，则利用新数据包X从头开始S3,先产生新的V 1、V 2…V L，然后产生新的通道。
S4交织强化编码，对于L节数据组成的通道i，将最后一节的数据重复两次添加到通道i的尾部，由此，通道i一共由L+2个数据节，并交织得到若干个子通道；按照图4所示，L+2个数据节会交织得到8个子通道，其中每一个子通道的第一个数值取自原通道的第8、4、6、2、5、1、7、3，且在第一个数值确认后，后一个数值每隔8个取一个。
S5数据发送时通过22c-QAM调制处理，同一子通道的两个相邻的数据节分别映射到星座点的实部和虚部一同发出，按照子通道的顺序依次发送，当每一通道的八个子通道都发送结束后，若过程中未出现用户反馈已成功解码的反馈，由S3 生成新的通道，重复步骤S4及S5。
若某一个用户在接收到某一子通道时，数据包被解开并反馈给了发射用户。发射用户会在S2中更新X，并且S3中会产生新的通道数据，当发射用户停止该通道剩下所有子通道的数据传输，并记录当前发送子通道的序号p，将这些已经产生的（p+1~8）子通道数据丢弃。接下来发送新产生的子通道数据时，丢弃（1-p）子通道的数据，按顺序发送（p+1~8）子通道数据。
实施例
如图5所示，当前基站有两份文件S 1，S 2，分别分为等长（128bit长）的数份数据包。
如图6所示，其中第一份组成的异或数据包长为128bit：X 1=S 11⊕21。
如图7所示，将异或数据包通过脊柱码编码的到16节长为4bit的数据节，k=c=4，L=16。
如图8所示，交织编码得到8个子通道，其中子通道3-8每个有2个数据节，子通道1，子通道2各有3个数据节。
发送了前6个子通道后，S11被用户正确解出，此时子通道7、8仍有数据，则这些数据被丢弃。
第二份异或数据包X 2=S 12⊕21。按照脊柱码编码，交织编码后得到如图9所示的8个子通道的数据，此时只发子通道7、8的数据，前面子通道的数据丢弃，发完子通道7、8的数据后，再按顺序发送一个新的通道的数据。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种缓存-信道联合编码广播方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1将K个用户中每个用户请求的每一个文件都分成若干个长度相同的数据包；
S2将经过S1处理后的数据包按顺序和来自其他文件的数据包一起进行异或网络编码，得到编码后的数据包X；若得到某一用户已解码开当前数据包的反馈时，选取该用户的下一数据包重新与其他用户的数据包进行异或网络编码，得到更新后的编码数据包X；
S3将S2中经过异或网络编码的数据包X分成等长的L节，并输入脊柱码编码器进行编码，依次生成通道i；
S4交织强化编码，对于L节数据组成的通道i，将最后一节的数据重复两次添加到通道i的尾部，并交织得到8个子通道，其中每一个子通道的第一个数值取自原通道的第8、4、6、2、5、1、7、3，且在第一个数值确认后，后一个数值每隔8个取一个；
S5同一子通道的两个相邻的数据节分别映射到星座点的实部和虚部一同发出，按照子通道的顺序依次发送，若过程中未出现用户反馈已成功解码的反馈，由S3 生成新的通道，重复步骤S4及S5，若过程中出现用户反馈已成功解码，发射用户停止该通道剩下所有子通道的数据传输，并记录当前发送子通道的序号p，将已经产生的p+1~8子通道数据丢弃，重复S2、S3及S4，然后在发送新产生的子通道数据时，丢弃1-p子通道的数据，按顺序发送p+1~8子通道数据。
2.根据权利要求1所述的一种缓存-信道联合编码广播方法，其特征在于：K个分别来自K个不同文件的数据包经过异或运算的到一个编码后的数据包X。
3.根据权利要求1所述的一种缓存-信道联合编码广播方法，其特征在于：S3中将数据包分成等长的L节，第一节x 1与随机定义的长度为V的哈希种子V 0进行哈希运算得到长度为V的新种子V 1，然后第二节x 2与V 1进行哈希运算得到V 2，依次得到V 1、V 2…V L,且得到的V 1、V 2…V L，每一个分别和自然数序列进行哈希运算，且分别产生一个通道i，且每个通道内产生一个长度为c的随机数。
4.根据权利要求1或3所述的一种缓存-信道联合编码广播方法，其特征在于：每一个通道的数据产生后，按照S4 及S5发送，若有数据包被解码开后，则重新对新生成的数据包X进行S3操作，生成新的V 1、V 2…V L，并产生新的通道。
5.根据权利要求1所述的一种缓存-信道联合编码广播方法，其特征在于：S5中数据发送时通过22c-QAM调制处理。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009830A (zh) * 2014-06-18 2014-08-27 中国人民解放军理工大学 基于有限集合网络编码arq的大规模接收端数据广播方法
CN104852788A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 中国人民解放军理工大学 基于最大-最小网络编码的数据广播arq方法
CN107566084A (zh) * 2017-07-24 2018-01-09 同济大学 一种在AWGN信道上的Spinal信源信道联合译码方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009830A (zh) * 2014-06-18 2014-08-27 中国人民解放军理工大学 基于有限集合网络编码arq的大规模接收端数据广播方法
CN104852788A (zh) * 2015-05-20 2015-08-19 中国人民解放军理工大学 基于最大-最小网络编码的数据广播arq方法
CN107566084A (zh) * 2017-07-24 2018-01-09 同济大学 一种在AWGN信道上的Spinal信源信道联合译码方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AIMIN TANG, XUDONG WANG: "Multi-Source Spinal Coding for Coded Caching Multicast Transmissions in Wireless Networks", 《CHINA COMMUNICATIONS》 *

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