专利名称：基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法
技术领域：
本发明涉及无线网络领域，特别涉及基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法。
背景技术：
无率编码中一种已知的 编码方式是喷泉码，它是针对大规模数据分发和可靠广播的应用特点而提出的一种理想的解决方案，日益受到产业界的关注，获得了越米越多的应用。喷泉码可以产生无限的编码数据包用于解码器恢复源数据。在编码发送端，当收到接收端发米的确认信息后，编码数据包就停止生成。对于具有固定、已知的删除率的二进制删除通道，无率LT编码和Raptor码是两组使用最广泛的喷泉码。作为应用层前向纠错编码的一个解决方案，Raptor码已经成为一种标准，用米支持3GPP多媒体广播/组播服务(MBMS)的文件下载服务。为了能在无线信道条件下使用喷泉码的概念，需要在物理层进行通道编码米对抗衰落和噪声。例如，MBMS系统的两层都使用前向纠错编码物理层使用Turbo码(也是喷泉码的一种)，应用层使用Raptor码。文献M. Vehkapera and Μ· Medard, “Athroughput-delay trade-off in packetized systems with erasures,” in Proc.of IEEE ISIT，05，Adelaide, Australia, Sep. 2005，pp. 1858-1862.中假设物理层的删除概率是固定的，提出了多层次传输系统编码的概念以及吞吐量信息理论研究框架。文献R. Gowaikar, A. Dana, R. Palanki, B. Hassibi and M.Effros,“0n the capacityof wireless erasure relay networks,，，in Proc. of IEEE ISIT’ 04, Chicago, USA,Jun. 27-Jul. 22004，p. 400.在不考虑物理层和网络层之间的连接时，研究了有损分组网络的信息理论的多层次的通信系统。由于无线通道的时变特性，需要联合考虑网络层和物理层的编码方式。在网络层，用δ米表示解码失败概率。随着δ的设置不同，在接收端所需的确保完成解码运行的编码数据包的长度L。是不同的。每个附带着头信息和循环冗余检查(CRC)信息的解码包，形成了一个有限长度的LDPC(低密度奇偶校验码)编码器的输入。从物理层角度看，不同码率R。的LDPC编码器可以产生不同长度的码字。显然，在系统吞吐量和传输可靠性之间要有个权衡。R。速率越低，系统传输可靠性越高但吞吐量也会越低。在考虑网络和物理层系统吞吐量时，RcJP S这两个参数都是非常重要的。有鉴于此，找寻最大限度地提高系统吞吐量的解决方法，使传输的数据能够被成功地接收解码，已成为一种现实的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，针对网络层和物理层联合设计数据包传输系统，优化每层编码的最佳参数以及两层之间的权衡，以实现两层都有码字长度约束系统的最佳吞吐量性能。
本发明的技术方案如下一种基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，包括如下步骤I)单一发射机向单个或多个接收端发送信息，将信息符号分为数据帧，每个数据帧包含K个源符号
权利要求
1.一种基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于，包括如下步骤 1)单一发射机向单个或多个接收端发送信息，将信息符号分为数据帧，每个数据帧包含 K 个源符号 s={s1; S2, ···, SK}; 2)通过LT编码器将所述数据帧编码，连续产生长度为L。的编码数据包； 3)为每个编码数据包加上头信息Ph符号和循环冗余校验P·符号，形成长度Ls=Lc+Ph+PCEC的编码数据包； 4)通过LDPC编码器以R。编码率将所述长度为Ls的编码数据包编码，获得长度
2.根据权利要求I所述基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于所述无线网络系统的吞吐量Ts为
3.根据权利要求I所述基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于在无线网络系统的网络层，采用强大孤子度LT编码分布,度分布函数为外AT) = Xd^pjXj，其中dmax是强大孤子度分布中最大的度，P j是具有j度的校验节点的百分比=1,Pj e (0,1)； 将所述度分布函数转化为
4.根据权利要求I所述基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于在无线网络系统的物理层，采用阵列代码，阵列代码的校验矩阵H由三个参数决定素数P和整数k和j，k，j ≤ P ；k和j是H矩阵里行和列中元素为I的个数；H是jpXkp的矩阵，表示为
5.根据权利要求3或4所述基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于 当艮固定时，编码包长度1。=1(+2510&(5/6)，其中3是δ的单调下降函数，K是源信息块的长度，L。是δ的单调下降函数，
6.根据权利要求5所述基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于当δ =0.001时，整个无线网络系统的吞吐量最大。
7.根据权利要求5所述基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，其特征在于当SNR=IOdB, j = 6，对应的Rc=O. 793时，整个无线网络系统的吞吐量最大。
全文摘要
本发明公开一种基于无率编码的无线网络系统吞吐量优化方法，在两层传输系统中，网络层的无率LT码应用在物理层的LDPC码之上。LT编码器生成的码字首先被分割为有限长度的帧，随后每帧依次被LDPC编码器编码。信道噪声和衰落效应会干扰物理层码字的传输。在接收端，从物理层解码的包如果有错误就被丢掉，只有正确解码的包才被送到网络层。本发明研究了网络层和物理层在网络码字长度和物理层编码的各种码率之间的权衡关系，提出优化整个系统的吞吐量的解决方案。
文档编号H04L1/00GK102820952SQ20121027443
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者林子怀, 刘扬 申请人:林子怀, 刘扬