一種基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法，屬于網(wǎng)絡(luò)編碼【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括下列步驟：構(gòu)造極化碼生成矩陣GP，基于網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點數(shù)目和用戶個數(shù)設(shè)置極化碼參數(shù)N，K，其中，N表示碼字長度，K表示信息位長度，再基于N，K構(gòu)造極化碼生成矩陣GP，該矩陣GP的每列對應(yīng)一個中繼節(jié)點，每一行對應(yīng)一個用戶；各中繼節(jié)點基于矩陣GP接收對應(yīng)用戶所發(fā)送的信息：當(dāng)矩陣GP第j列第i行為“1”時，則與第j列對應(yīng)的中繼節(jié)點接收與第i行所對應(yīng)的用戶發(fā)送的消息；各中繼節(jié)點對接收的消息進行二元域加法處理后，向接收端發(fā)送；接收端將接收的N個中繼消息rj按序排列構(gòu)成極化碼碼字，執(zhí)行極化碼譯碼處理。本發(fā)明用于網(wǎng)絡(luò)編碼，能降低傳輸差錯率，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性。
【專利說明】一種基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信，具體涉及一種基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在網(wǎng)絡(luò)的研究中常常使用有向圖來表示通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，利用圖論理論中的“最小割最大流”定理可知，這個圖(通信網(wǎng)絡(luò))可以傳輸?shù)淖畲罅髁恳簿褪沁@個圖的最小割。可是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中繼存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式不能滿足這一點的實現(xiàn)。而在通信網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，也就是在中繼節(jié)點處對信息進行編碼再轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，在接收端，各個目的節(jié)點按照編碼規(guī)則通過一定方法譯出所需信息，就能夠極大程度提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率，減少對信道的使用次數(shù)，更加充分高效的利用了通信網(wǎng)絡(luò)的鏈路資源，最終實現(xiàn)了圖論中理論可實現(xiàn)的最大信息傳輸速率上限。
[0003]在通信網(wǎng)絡(luò)中采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，一方面可以提高信息傳輸速率，幫助達到通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量；另一方面，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)也在降低網(wǎng)絡(luò)總體能量消耗與負(fù)載均衡等很多【技術(shù)領(lǐng)域】有著不容忽視的作用，很大程度上改善了通信系統(tǒng)的整體性能。但是，當(dāng)前已有的網(wǎng)絡(luò)編碼方式在傳輸差錯率，傳輸穩(wěn)定性上還存在一定的缺陷，不能較好的滿足實際工程應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:將用于信道糾錯的極化碼應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信中，提供一種基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法，以降低網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信過中的信道傳輸差錯率，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性。
[0005]本發(fā)明的基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法，包括下列步驟:
[0006]步驟1:構(gòu)造極化碼生成矩陣Gp:
[0007]確定加極化碼參數(shù)N，K，其中，N表示碼字長度，K表示信息位長度:
[0008]所述極化碼參數(shù)N大于或等于用戶個數(shù)m且小于網(wǎng)絡(luò)提供的中繼節(jié)點數(shù)目的最小值，并且N = 2η，η為正整數(shù)；
[0009]所述極化碼參數(shù)K等于用戶個數(shù)m ；
[0010]并且用戶個數(shù)m小于或等于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點數(shù)目；
[0011 ] 基于所述極化碼參數(shù)N，K構(gòu)造極化碼生成矩陣GP，所述矩陣Gp的每列對應(yīng)一個中繼節(jié)點，每一行對應(yīng)一個用戶；
[0012]步驟2:各中繼節(jié)點基于矩陣Gp接收對應(yīng)用戶所發(fā)送的信息:當(dāng)矩陣Gp第j列第i行為“I”時，則與第j列對應(yīng)的中繼節(jié)點接收與第i行所對應(yīng)的用戶發(fā)送的消息；
[0013]步驟3:各中繼節(jié)點對接收的消息進行二元域加法處理后，向接收端發(fā)送；
[0014]步驟4:接收端將接收的各中繼節(jié)點的中繼消息按順序排列N個中繼消息r」構(gòu)成極化碼碼字，執(zhí)行極化碼譯碼處理。[0015]本發(fā)明通過利用極化碼的糾錯特性和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆旨鲆?，將極化碼靈活地運用到網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作傳輸中，降低了網(wǎng)絡(luò)信道傳輸差錯率，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性，并且在網(wǎng)絡(luò)接收端通過一次譯碼就能獲得所有用戶發(fā)送的信息，無需再進行模二加運算。避免了因為某一路譯碼錯誤經(jīng)模二加運算造成的錯誤傳播。
[0016]進一步的，為了實現(xiàn)傳輸資源的節(jié)省，可以考慮如下措施來節(jié)省網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，其一是:在所述生成矩陣Gp的第I列中，若有且僅有第i行的元素為“1”，則將第i行所對應(yīng)的用戶直接與接收端相連，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中取消與第I列所對應(yīng)的中繼節(jié)點，讓用戶直接向接收端發(fā)送消息，并在接收端執(zhí)行極化碼譯碼處理時，將來自于的用戶i的發(fā)送消息設(shè)置為對應(yīng)于中繼節(jié)點R1的中繼消息h ;其二是:在所述生成矩陣Gp中，若第s列與第t列的元素相同，則在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中取消中繼節(jié)點Rs (中繼節(jié)點Rs為生成矩陣Gp的第s列所對應(yīng)的中繼節(jié)點，所述中繼節(jié)點Rt為生成矩陣Gp的第t列所對應(yīng)的中繼節(jié)點，取消的中繼節(jié)點可從中繼節(jié)點Rs與Rt可任意選取，通常是根據(jù)信道狀況或其他實際情況進行選擇，例如考慮其信道比，將信道比較差的取消掉；或者是考慮中繼節(jié)點的傳輸距離，將傳輸距離較長的取消掉);則在接收端執(zhí)行極化碼譯碼處理時，設(shè)置對應(yīng)于中繼節(jié)點Rs的中繼消息rs等于對應(yīng)中繼節(jié)點Rt的中繼消息rt。上述兩種方式既可以單獨采取，也可以同時采取。
[0017]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:降低了網(wǎng)絡(luò)信道傳輸差錯率，提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性；同時還能根據(jù)實際應(yīng)用需求對傳輸資源進行優(yōu)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是網(wǎng)絡(luò)連接示意圖；
[0019]圖2是實施例1的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖；
[0020]圖3是實施例1優(yōu)化資源處理后的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖；
[0021]圖4是實施例2的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖；
[0022]圖5是實施例2優(yōu)化資源處理后的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖；
【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合實施方式和附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0024]本發(fā)明是將用于信道糾錯的極化碼應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信中，其關(guān)鍵在于如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的實際通信需求，來設(shè)置極化碼參數(shù)(N，K)，即碼字長度和信息位長度，對于一個有m個用戶的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用本發(fā)明的基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法的前提條件為，網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點數(shù)目不小于用戶數(shù)目，本方案中，由于每個用戶分得消息向量的一個分量用于傳輸自己的數(shù)據(jù)，則對于m個用戶來說，設(shè)置極化碼參數(shù)K = m，而碼字長度N則對應(yīng)該網(wǎng)絡(luò)所需的中繼節(jié)點數(shù)目，對于碼碼字長度N的選取，如果從節(jié)省資源的角度考慮，可以選擇一個整數(shù)N使其滿足N = 2η，η為正整數(shù)且NSm (當(dāng)?shù)忍柍闪r無糾錯能力)且N小于網(wǎng)絡(luò)所需的節(jié)點數(shù)目的最小值；如對糾錯性能要求較高，N的值可以選擇網(wǎng)絡(luò)所需的中繼節(jié)點數(shù)目的最大值。當(dāng)確定參數(shù)(Ν，Κ)以后，按照現(xiàn)有的關(guān)于極化碼的生成矩陣的構(gòu)造方法，構(gòu)造本發(fā)明的極化碼生成矩陣GP，主要包括下列步驟:[0025](I)由基礎(chǔ)矩陣
【權(quán)利要求】
1.一種基于極化碼的網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作通信方法，其特征在于，包括下列步驟: 步驟1:構(gòu)造極化碼生成矩陣Gp: 確定加極化碼參數(shù)N，K，其中，N表示碼字長度，K表示信息位長度: 所述極化碼參數(shù)N大于或等于用戶個數(shù)m且小于網(wǎng)絡(luò)需求中繼節(jié)點數(shù)目的最小值，并且N= 2η，η為正整數(shù)； 所述極化碼參數(shù)K等于用戶個數(shù)m ； 并且用戶個數(shù)m小于或等于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的中繼節(jié)點數(shù)目； 基于所述極化碼參數(shù)N，K構(gòu)造極化碼生成矩陣GP，所述矩陣Gp的每列對應(yīng)一個中繼節(jié)點，每一行對應(yīng)一個用戶； 步驟2:各中繼節(jié)點基于矩陣Gp接收對應(yīng)用戶所發(fā)送的信息:當(dāng)矩陣Gp第j列第i行為“I”時，則與第j列對應(yīng)的中繼節(jié)點接收與第i行所對應(yīng)的用戶發(fā)送的消息； 步驟3:各中繼節(jié)點對接收的消息進行二元域加法處理后，向接收端發(fā)送； 步驟4:接收端將接收的各中繼節(jié)點的中繼消息按順序排列N個中繼消息&構(gòu)成極化碼碼字，執(zhí)行極化碼譯碼處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述極化碼參數(shù)N為網(wǎng)絡(luò)需求中繼節(jié)點數(shù)目的最大值，且N = 2η，η為正整數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I中，在所述生成矩陣Gp的第I列中，若有且僅有第r行的元素為“ I ”，則將第i行所對應(yīng)的用戶i直接與接收端相連，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中取消與第I列所對應(yīng)的中繼節(jié)點R1 ； 則在所述步驟4中，在極化碼譯碼處理時，將來自于的用戶i的發(fā)送消息設(shè)置為對應(yīng)于中繼節(jié)點R1的中繼消息η。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述步驟I中，在所述生成矩陣Gp中，若第s列與第t列的元素相同，則在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中取消中繼節(jié)點Rs ； 則在所述步驟4中，在極化碼譯碼處理時，設(shè)置對應(yīng)于中繼節(jié)點Rs的中繼消息rs等于對應(yīng)中繼節(jié)點Rt的中繼消息rt ； 所述中繼節(jié)點Rs為生成矩陣Gp的第s列所對應(yīng)的中繼節(jié)點，所述中繼節(jié)點Rt為生成矩陣Gp的第t列所對應(yīng)的中繼節(jié)點。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述被取消的中繼節(jié)點Rs為中繼節(jié)點Rs和Rt中，用戶與中繼和/或中繼與接收端的傳輸距離較長的中繼節(jié)點； 或者所述被取消的中繼節(jié)點Rs為中繼節(jié)點Rs和Rt中信道比較差的中繼節(jié)點。
【文檔編號】H04L1/00GK103916220SQ201410152016
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】劉強, 史治平, 李超 申請人:電子科技大學(xué)