一种基于网络编码的双向中继的协作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通信中的中继系统协作协议设计领域，具体的说是一种基于网络 编码在双向中继系统中的协作方法。
【背景技术】
[0002] 在无线通信网络中，多媒体业务日益增长，人们越来越关注着大容量和高速率的 移动通信。但由于受带宽、传输功率的限制，再加上移动通信中多径衰落和多普勒频移等因 素的影响，难以获得理想的传输速率和通信质量。为了解决无线信道容量的瓶颈问题，人们 提出了协作通信的概念，可以在在不增加硬件复杂度的情况下，获得分集增益，提升系统性 能。
[0003] 物理层的协作通信已得到广泛研究，但只有物理层的协作并不能最大化协作通信 的优势，最关键的是MAC层协议，需要针对MC协议做进一步设计，以提升系统性能。CoopMAC (cooperativeMAC)的研究只是考虑中继的问题，思路简单明了，与传统的802.11协议兼容， 但是未考虑双向和协作节点的利用。在双向中继网络中，只是中继节点对两个源节点进行 中继转发，未考虑协作节点协作两个源节点。
[0004] 网络编码基本思想是基于双向中继网络中，中继节点对来自两个源节点的信息进 行处理，将两个源节点的信息进行异或运算，然后再广播到两个源节点，从而减少了传输时 隙。但未考虑在多帧的情况下，中继节点缓冲区中对两个源节点数据包进行网络编码。
【发明内容】
[0005] 本发明是为避免现有技术的不足之处，提出一种无线双向通信中新的基于网络编 码的协作方法，以期能减少数据传输的复杂度，从而提高无线通信网络的性能。
[0006] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0007] 本发明一种基于网络编码的双向中继的协作方法的特点是应用于由两个源节点 SjPS2、一个中继节点R和η个协作节点H= IH1 ,H2，…，Hi，···，Hn}所构成的无线网络环境中， Hi表示第i个协作节点；I i η;假设所述源节点Si和S2之间需传输m帧数据，记为F= {Fi, F2，"_，h，'"，Fm};h表示第j帧数据；I j m;则所述协作方法是按如下步骤进行：
[0008] 步骤1、初始化j = l;
[0009] 步骤2、源节点S1将自身缓冲区首部的数据包向所述无线网络环境进行广播；
[0010] 步骤3、所述中继节点R若收到所述源节点S1发送的数据包且自身缓冲区未 满，则将所述源节点数据包加入自身缓冲区的尾部，并向所述源节点S1返回第j帧 数据的S1方确认信号；执行步骤4;所述中继节点R若没有收到所述源节AS1发送的数据包 则直接执行步骤6;
[0011] 步骤4、所述源节点S1S接收到所述中继节点R返回的第j帧数据的5:方确认信号， 则将自身缓冲区首部的数据包删除；
[0012]步骤5、所述第i个协作节点Hi若侦听到所述第j帧数据的5:方确认信号，且第i个协 作节点H1能收到所述源节点广播信号时；所述第i个协作节点出将源节点数据包 加入自身缓冲区的尾部；
[0013] 步骤6、源节点S2将自身缓冲区首部的数据包向所述无线网络环境进行广播；
[0014] 步骤7、所述中继节点R若收到所述源节点S2发送的数据包,且自身缓冲区未 满，则所述中继节点R在自身缓冲区内按照自上而下的顺序寻找是否有源节点数据包 i?·, 一旦寻找到，则将源节点32的数据包/^与源节点数据包 <进行异或运算后存入 源节点数据包 < 所在的缓冲区位置上;否则，将所述源节点S2的数据包/^>直接加入中 继节点R自身缓冲区的尾部;所述中继节点R向所述源节点S2返回第j帧数据的S2*确认信 号;执行步骤8;所述中继节点R若没有收到所述源节AS 2发送的数据包^/1,则直接执行步 骤10;
[0015] 步骤8、所述源节点S2g接收到所述中继节点R返回的第j帧数据的S2方确认信号， 则将自身缓冲区首部的数据包#/ 1删除；
[0016] 步骤9、所述第i个协作节点Hi若侦听到所述第j帧数据的32方确认信号，且第i个协 作节点H1能收到所述源节点S 2的广播信号时，所述第i个协作节点出判断自身缓冲区内是否 存在源节点S1的数据包#'若存在，则将源节点S2的数据包与源节点数据包if ^ 进行异或运算后存入源节点&的数据包所在的缓冲区位置上，若不存在，则直接将源节 点&的数据包4;)加入自身缓冲区的尾部；
[0017] 步骤10、所述中继节点R将自身缓冲区首部的中继数据包向所述无线网络环境进 行广播;若所述中继数据包为源节点S1发送的数据包，则执行步骤11;若所述中继数据包为 源节点&发送的数据包，则执行步骤12;若所述中继数据包为源节点S 2的数据包与源节点S1 的数据包进行异或运算后的数据包，则执行步骤13;
[0018] 步骤11、所述源节点S2若接收到所述中继节点R发送的中继数据包，则向中继节点 R返回S2方中继确认信号；
[0019] 所述中继节点R若接收到所述S2方中继确认信号；则所述中继节点R和第i个协作 节点H1分别将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0020] 步骤12、所述源节点Si若接收到所述中继节点R发送的中继数据包，则向中继节点 R返回S1方中继确认信号；
[0021] 所述中继节点R若接收到所述S1方中继确认信号；则所述中继节点R和第i个协作 节点H1分别将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0022] 步骤13、所述源节点Si若接收到所述中继节点R发送的中继数据包，则向中继节点 R返回S1方中继确认信号;所述源节点S2若接收到所述中继节点R发送的中继数据包，则向中 继节点R返回S2方中继确认信号；
[0023]所述中继节点R若接收到所述S1方中继确认信号和S2方中继确认信号;则所述中继 节点R和第i个协作节点H1分别将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0024]步骤14、所述第i个协作节点H1将自身缓冲区首部的协作数据包向所述无线网络 环境进行广播;若所述协作数据包为源节点S1发送的数据包，则执行步骤15;若所述协作数 据包为源节点&发送的数据包，则执行步骤16;若所述协作数据包为源节点S 2的数据包与源 节点S1的数据包进行异或运算后的数据包，则执行步骤17;
[0025]步骤15、所述源节点S2若接收到所述第i个协作节点Hi发送的协作数据包，则向第i 个协作节点Hi返回S2方协作确认信号；
[0026]所述第i个协作节点H1若接收到所述S2方协作确认信号；则所述中继节点R和第i个 协作节点出分别将自身缓冲区内的相同数据包删除;所述第i个协作节点出若未接收到所述 &方协作确认信号;则所述第i个协作节点出将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0027]步骤16、所述源节点Si若接收到所述第i个协作节点Hi发送的协作数据包，则向第i 个协作节点Hi返回Si方协作确认信号；
[0028]所述第i个协作节点H1若接收到所述S1方协作确认信号；则所述中继节点R和第i个 协作节点出分别将自身缓冲区内的相同数据包删除;所述第i个协作节点出若未接收到所述 S1方协作确认信号;则所述第i个协作节点出将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0029] 步骤17、所述源节点Si若接收到所述第i个协作节点Hi发送的协作数据包，则向第i 个协作节点H1返回S1方协作确认信号;所述源节点S2若接收到所述第i个协作节点H 1发送的 协作数据包，则向第i个协作节点H1返回S2方协作确认信号；
[0030] 所述第i个协作节点H1若接收到所述S1方协作确认信号和S2方协作确认信号；则所 述中继节点R和第i个协作节点H 1分别将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0031] 所述第i个协作节点H1若未接收到所述51方协作确认信号和S2方协作确认信号;则 所述第i个协作节点出将自身缓冲区内的相同数据包删除；
[0032] 步骤18、并将j+1赋值给j ;并判断j >m是否成立，若成立，则表示所述源节点Si和S2 之间完成m帧数据的传输，否则，返回步骤2执行。
[0033]与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0034] 1、本发明在双向中继网络中，在两源节点之间经中继节点互相交换信息，协作节 点协作源节点进行传输，通过对中继节点处对数据包进行编码和协作节点的协