Надежная групповая передача с линейно независимым кодированием пакетов данных
Иллюстрации
Показать всеЗаявленное изобретение относится к системам групповой передачи. Технический результат заключается в эффективной по пропускной способности стратегии для надежной групповой передачи, особенно, когда число пользователей является большим. Для этого в процедуре совместной планирования и кодирования составной пакет данных формируется как взвешенная линейная комбинация обычных пакетов данных. Соответствующие весовые коэффициенты кодирования адаптируются на основании информации обратной связи от приемных устройств о принятых пакетах данных так, что составной пакет представляет собой новое линейно независимое кодирование обычных пакетов данных, отличных от любого передаваемого в режиме групповой передачи пакета данных, ранее принятого посредством каждого приемного устройства в выбранном наборе приемных устройств во время сеанса групповой передачи. Помимо этого, использование вектора весовых коэффициентов, по меньшей мере, с двумя различными ненулевыми весовыми коэффициентами кодирования добавляет дополнительную степень свободы и гарантирует возможность всегда формировать составной пакет данных, который представляет собой новое линейно независимое кодирование для передачи. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 табл.
Реферат
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к системам групповой передачи, а более конкретно к новой стратегии для планирования и кодирования пакетов для групповой передачи.
Уровень техники
Имеется постоянно растущая потребность в повышении производительности систем связи, в общем, и беспроводных сетей, в частности. Групповая передача является подходом для повышения пропускной способности за счет эффективной передачи одной и той же информации нескольким пользователям/приемным устройствам. Когда канал является ненадежным, может быть невозможным доставлять данные во все приемные устройства надежным способом. Поэтому групповая передача по ненадежным каналам в типичном варианте требует использования методов прямой коррекции ошибок (FEC) или методов обратной коррекции ошибок, таких как автоматические запросы на повторную передачу (ARQ).
Так называемое фонтанное кодирование представляется интересным подходом для надежной групповой передачи [1-2]. Фонтанное кодирование - это идеальная схема кодирования данных без учета скорости, форма FEC, которая формирует новую информацию о четности до тех пор, пока все пользователи не декодировали отправленный файл данных. Приближением идеальных фонтанных кодов являются так называемые торнадо-коды и LT-коды. Другие фонтанные коды включают в себя так называемые торнадо-коды и оперативные коды. Основная философия в LT-кодах (и, в общем, в большинстве фонтанных кодов), в которых формируется новая информация о четности, основана на случайном выборе степени кодирования, т.е. числа пакетов, которые должны быть кодированы совместно, согласно заранее заданному степенному распределению и последующей операции побитового XOR (сложения по модулю 2) пакетов. Хотя внутренне не является частью фонтанного кодирования, подтверждение приема в типичном варианте отправляется, когда приемное устройство приняло достаточное число пакетов четности, которые дают возможность декодирования, и не раньше этого. Следовательно, только одно подтверждение приема требуется для FC-файла для каждого пользователя. Данные приближения FC обеспечивают эффективную групповую передачу в каналах со стиранием, где примерно на величину ε должно быть принято больше избыточности, чем данных.
ARQ - это эффективная стратегия контроля ошибок для передачи данных, в которой приемное устройство обнаруживает ошибки при передаче в сообщениях и автоматически запрашивает повторную передачу от передающего устройства. Обычно сообщения обратной связи от приемных устройств к передающему устройству используются для того, чтобы предоставлять возможность передающему устройству определять, какие пакеты приняты корректно посредством заданных приемных устройств, а какие - нет. Пакеты, которые не приняты корректно, должны быть повторно переданы.
ARQ, как предлагается, должен использоваться в качестве стандарта для связи по радиоинтерфейсу в системах сотовой беспроводной связи и также может использоваться в многопролетных системах. Типично, информация делится на меньшие пакеты, называемые протокольными блоками данных (PDU), до передачи. Надежная передача обеспечивается за счет кодирования пакетов кодом обнаружения ошибок, так что приемное устройство может обнаруживать ошибочные или потерянные пакеты и тем самым запрашивать повторную передачу. Целостность последовательности данных обычно обеспечивается посредством последовательной нумерации пакетов и применения определенных правил передачи.
Может быть полезным сначала сделать обзор основных принципов ARQ на основании одноадресной передачи до пояснения подробностей относительно групповой передачи ARQ, имея в виду, что основные принципы одноадресной передачи ARQ в основном переносятся на групповую передачу ARQ.
В самой простой форме ARQ, обычно называемой ARQ с остановкой и ожиданием, передающее устройство данных сохраняет каждый отправленный пакет данных и ждет подтверждения приема от приемного устройства корректно принятого пакета данных посредством сообщения подтверждения приема (ACK). Когда ACK принято, передающее устройство отбрасывает сохраненный пакет и передает следующий пакет. Процесс в типичном варианте дополняется таймерами и применением сообщений негативного подтверждения (NACK). Передающий объект использует таймер, который запускается при передаче пакета данных, и если ACK (или NACK) не принято до того, как таймер истекает, пакет данных передается повторно. Если приемное устройство обнаруживает ошибки в пакете, оно может передать NACK передающему устройству. После приема NACK передающее устройство повторно передает пакет данных, не дожидаясь истечения таймера. Если сообщение ACK или NACK потеряно, таймер в конечном счете истекает, и передающее устройство повторно передает пакет данных.
Из простой передачи с остановкой и ожиданием созданы более продуманные схемы традиционного ARQ, например, метод возврата на N и метод избирательного отказа (или избирательного повторения), которые обеспечивают более высокую пропускную способность.
В другом направлении развития ARQ избыточность в кодировании используется различными способами для того, чтобы увеличивать производительность связи (в общем, измеряемую как пропускная способность). Эти схемы упоминаются как схемы гибридного ARQ. Комбинация кодирования и ARQ, схемы гибридного ARQ, позволяют предоставлять определенную адаптацию к изменениям в среде радиосвязи, к примеру, затуханию. В гибридном ARQ 1, FEC комбинируется с ARQ. В гибридном ARQ 2, PDU отправляется в большей или меньшей степени кодированным посредством FEC, но с прилагаемым кодом контроля циклическим избыточным кодом (CRC) для проверки наличия ошибок в битах после декодирования, и если запрашивается повторная передача, то посылаются биты четности (также известные как биты избыточности), сформированные посредством FEC-кодера, систематические биты или комбинация и того, и другого.
Если эффективность не является основной целью, то несколько параллельных процессов одноадресной передачи ARQ могут использоваться для того, чтобы обеспечивать надежную "групповую передачу". Это может быть стандартным подходом, когда размер группы групповой передачи, т.е. число заданных приемных устройств, является небольшим. Тем не менее, для больших групп этот способ связи неэффективен. Поэтому в типичном варианте считается более эффективным объединять параллельные процессы одноадресной передачи в один так называемый процесс групповой передачи ARQ, в котором одна информация передается нескольким пользователям [3].
Ссылка [4] относится к оптимизации производительности для надежных множественных потоков одноадресной передачи.
Ссылки [5-7] описывают схемы, в которых одни данные передаются в групповом режиме нескольким пользователям, и эффективная повторная передача предоставляется за счет комбинирования нескольких пакетов, негативно подтвержденных (передачей NACK) несколькими приемными устройствами, в один блок.
Проблема при традиционной групповой передаче ARQ, в общем, состоит в том, что производительность является чрезвычайно низкой, когда число пользователей является большим. Фактически, следует отметить, а также легко понять, что пропускная способность стремится к нулю, когда число пользователей K стремится к бесконечности.
Хотя фонтанное кодирование смягчает проблемы производительности в традиционной групповой передаче ARQ, ее производительность составляет примерно T=p/(1+ε), где T - это пропускная способность, ε зависит от отправляемого объема данных, а p - это вероятность приема. В [2] приблизительно установлено, что 1+ε больше 1,06 с вероятностью 1/10, и не больше 1,10 за 10000 испытаний так называемой реализации торнадо Z-кода. Кроме того, установлено, что торнадо-коды не имеют достаточно четких пределов по неэффективности декодирования для коммерческих приложений и что для текущих коммерческих реализаций цифровых фонтанных LT-кодов неэффективность декодирования составляет больше 1,05 с вероятностью меньше чем 10 практически для любого размера исходного файла.
Фонтанное кодирование имеет несколько недостатков. FC базируется на статистическом обеспечении декодируемости за счет обеспечения информации об избыточности и не базируется на детерминированной декодируемости. Во-первых, в типичном варианте требуются большие объемы информации для небольшого значения ε, и производительность в типичном варианте является низкой, когда передается только небольшое количество пакетов данных. Время на декодирование доставляемых данных довольно значительно, поскольку вся избыточность должна быть получена до того, как декодируемость может быть гарантирована. LT-коды, форма фонтанных кодов, как известно, имеют неудовлетворительный нижний предел по ошибкам, что, по меньшей мере, частично разрешается посредством других FC, таких как торнадо-коды.
Хотя схемы, предложенные в ссылках [5-7], представляют собой шаг в правильном направлении для групповой передачи ARQ с детерминированной декодируемостью, эти схемы по-прежнему не обеспечивают оптимальную производительность. Причина этого заключается в том, что традиционная операция групповой передачи ARQ является более статической, чем необходимо, и не распознает и не использует все степени свободы.
Таким образом, есть общая потребность в еще более эффективной по пропускной способности стратегии для надежной групповой передачи.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение преодолевает эти и другие недостатки средств предшествующего уровня техники.
Общая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить высокоэффективную по пропускной способности стратегию для надежной групповой передачи.
Цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ и средство для планирования и кодирования пакетов данных для передачи в сеансе групповой передачи от передающего устройства, по меньшей мере, в два приемных устройства в системе групповой передачи ARQ.
Цель также состоит в том, чтобы предоставить передающее устройство, выполненное с возможностью использования в системе групповой передачи ARQ.
Конкретная цель состоит в том, чтобы предоставить стратегию групповой передачи, которая обеспечивает повышенную пропускную способность, уменьшенную задержку и/или пониженное энергопотребление.
Особенно желательно предоставить стратегию групповой передачи, которая обеспечивает детерминированную декодируемость кодированных пакетов.
Эти и другие цели достигаются изобретением в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.
Изобретение, в общем, относится к планированию и кодированию пакетов данных для передачи в сеансе групповой передачи от передающего устройства в группу групповой передачи, по меньшей мере, из двух приемных устройств в системе групповой передачи ARQ.
Основная идея изобретения состоит в том, чтобы выполнять процедуру в каждом из множества событий планирования, включающую в себя формирование, по меньшей мере, одного составного пакета данных как взвешенной линейной комбинации обычных пакетов данных на основании соответствующего вектора весовых коэффициентов, содержащего набор весовых коэффициентов кодирования, посредством использования информации обратной связи от приемных устройств, указывающей принимаемые пакеты данных, и передачу сформированного составного пакета(ов) данных в приемные устройства рассматриваемой группы групповой передачи. В этой процедуре, весовые коэффициенты кодирования вектора весовых коэффициентов адаптированы для каждого составного пакета или пакетов данных на основании информации обратной связи так, что составной пакет представляет собой линейную комбинацию, которая является линейно независимой для каждого приемного устройства, по меньшей мере, из набора приемных устройств, от любого пакета данных, ранее принятого посредством приемного устройства во время рассматриваемого сеанса групповой передачи.
Посредством выполнения этой процедуры в связи с каждым из множества событий планирования, количество передач, требуемых для передачи данного объема передаваемой в режиме групповой передачи информации, будет сокращено.
Возможность передавать новые линейно независимые пакеты данных (составные пакеты данных и, дополнительно, также обычные пакеты), по меньшей мере, в большей части событий передачи во время сеанса групповой передачи значительно повышает пропускную способность для надежной групповой передачи, особенно когда число пользователей является большим.
В идеальной ситуации, при систематической передаче определенного числа обычных и/или составных пакетов данных, которые являются линейно независимыми от любого пакета данных (обычного или составного), ранее принятого посредством каждого из приемных устройств, состоящих в наборе приемных устройств, во время сеанса групповой передачи, достаточно того, чтобы отправлять просто N таких пакетов данных, чтобы извлекать все N обычных пакетов данных, таким образом получая максимальную пропускную способность.
В любом случае, по сравнению с традиционной групповой передачей ARQ, изобретение требует, чтобы меньше пакетов данных отправлялось от передающего устройства в приемные устройства, чтобы обеспечить корректный прием передаваемых пакетов данных.
Таким образом, изобретение предоставляет повышенную пропускную способность для (полностью) надежной групповой передачи, а также предоставляет детерминированно декодируемую схему повторной передачи.
Например, в фонтанном кодировании число субпакетов, которое должно быть принято для декодирования полного файла, является случайной величиной, т.е. не является детерминированно ограниченным.
Изобретение предоставляет систему, реализующую вышеупомянутую схему, а также соответствующее передающее устройство, выполненное с возможностью использования в системе групповой передачи ARQ.
Настоящее изобретение, в общем, применимо к групповой передаче ARQ в системах связи, имеющих ненадежные линии связи, таких как системы беспроводной связи. Например, изобретение преимущественно может быть использовано в типичной сотовой системе с базовой станцией, поддерживающей обмен данными с множеством мобильных терминалов.
Изобретение может предлагать следующие преимущества:
- Надежная групповая передача.
- Повышенная (или даже максимальная) пропускная способность.
- Уменьшенное (или даже минимальное) время задержки.
- Эффективное использование энергии/мощности.
- Детерминированные пределы по числу пакетов, которые должны быть приняты для декодируемости.
Другие преимущества, предлагаемые в соответствии с изобретением, должны приниматься во внимание при прочтении нижеприведенного описания вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение вместе со своими дополнительными задачами и преимуществами лучше всего будет понятно при обращении к нижеследующему описанию, рассматриваемому вместе с прилагаемыми чертежами, из которых:
Фиг.1 иллюстрирует пропускную способность полностью надежной групповой передачи ARQ для K=1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128 как функцию от вероятности корректного приема.
Фиг.2 - принципиальная блок-схема, иллюстрирующая простой пример общего представления системы групповой передачи ARQ.
Фиг.3 - блок-схема способа, иллюстрирующая примерную полную процедуру ARQ.
Фиг.4 - блок-схема способа планирования и кодирования обычных пакетов данных в составной пакет данных согласно предпочтительному примерному варианту осуществления изобретения.
Фиг.5 - иллюстрирует возможный вариант осуществления кодирования двух обычных пакетов данных в составной пакет данных.
Фиг.6 - принципиальная блок-схема, иллюстрирующая систему для групповой передачи пакетов данных от передающего устройства ко множеству пользователей согласно предпочтительному примерному варианту осуществления изобретения.
Фиг.7 - принципиальная блок-схема планирования и кодирования пакета данных согласно примерному варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На чертежах одинаковые ссылочные позиции используются для соответствующих или аналогичных элементов.
Далее, термин "обычный пакет данных" обозначает стандартный (несоставной) пакет данных (т.е. только простой обыкновенный пакет данных), тогда как составной пакет данных основан, по меньшей мере, на двух обычных пакетах данных. "Передаваемый в режиме групповой передачи пакет данных" может быть обычным пакетом данных или составным пакетом данных, и в его самом универсальном значении этот пакет данных может упоминаться как "общий пакет данных", "передаваемый в режиме групповой передачи пакет данных" или "общий передаваемый в режиме групповой передачи пакет данных".
Проблема при традиционной групповой передаче ARQ, в общем, состоит в том, что производительность является чрезвычайно низкой, когда число K приемных устройств/пользователей является большим. Фиг.1 иллюстрирует пропускную способность полностью надежной групповой передачи ARQ для K=1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128 как функцию от вероятности корректного приема. Крайняя левая кривая иллюстрирует ситуацию для K-1. Как можно видеть, производительность уменьшается по мере того, как число K узлов возрастает, и приближается к нулю, когда число узлов приближается к бесконечности, за исключением специального идеального случая, когда вероятность корректного приема равняется 1.
Таким образом, есть общая потребность в более эффективной по пропускной способности стратегии для надежной групповой передачи.
Будет полезно начать с краткого обзора системы групповой передачи ARQ. В системе связи ARQ, которая должна быть использована с настоящим изобретением, передающее устройство 100, в общем, вовлечено в сеанс групповой передачи с несколькими приемными устройствами 200, как схематично проиллюстрировано на фиг.2. Передающее устройство 100 обычно представляется посредством передающего узла, такого как базовая станция, в операции передачи, а приемные устройства от 200-1 до 200-K обычно представляются посредством приемных узлов, например, реализованных посредством мобильных терминалов, в операции приема. Следует отметить, что мобильный терминал, например, также может выступать в качестве передающего узла, а базовая станция - в качестве приемного узла. В групповой передаче один и тот же набор информации обычно передается на все приемные устройства, являющиеся частью группы групповой передачи. Группа групповой передачи, в общем, включает в себя, по меньшей мере, два приемных устройства, иногда называемых пользователями. Для передачи определенного числа пакетов данных в сеансе групповой передачи это, в общем, означает, что каждый отдельный пакет данных является пакетом данных, передаваемым в режиме групповой передачи, предназначенным для всех рассматриваемых приемных устройств. Следует отметить, что если связь предназначена для всех пользователей в рамках, к примеру, соты или системы, она зачастую обозначается как широковещательная передача, а не групповая передача. Следовательно, широковещательная передача - это крайний случай групповой передачи, при которой все приемные устройства в соте и т.п. принимают данные.
Настоящее изобретение преимущественно может быть использовано в типичных сотовых системах с базовой станцией, поддерживающей обмен данными с множеством мобильных терминалов. В общем, различные схемы планирования могут быть использованы в таких системах для повышения производительности, и ARQ используется для повышения надежности передач.
Изобретение описано в беспроводном сценарии, но с тем же успехом может быть использовано в других сценариях связи с ненадежными линиями связи.
Основная идея изобретения основана на выполнении процедуры в каждом из множества событий планирования, включающей в себя формирование, по меньшей мере, одного составного пакета данных как взвешенной линейной комбинации обычных пакетов данных на основании соответствующего вектора весовых коэффициентов, содержащего набор весовых коэффициентов кодирования, посредством использования информации обратной связи от приемных устройств, указывающей принимаемые пакеты данных, и передачу сформированного составного пакета(ов) данных в приемные устройства рассматриваемой группы групповой передачи. В этой процедуре весовые коэффициенты кодирования вектора весовых коэффициентов предпочтительно адаптивно выбираются, для каждого составного пакета или пакетов данных, на основании информации обратной связи так, что составной пакет представляет собой линейную комбинацию обычных пакетов данных, линейно независимых от любого пакета данных (обычного или составного), ранее принятого посредством каждого из приемных устройств в релевантном наборе приемных устройств группы групповой передачи во время сеанса групповой передачи.
Релевантный набор приемных устройств, упоминаемый выше, в общем, включает в себя, по меньшей мере, два приемных устройства и может быть поднабором или полным набором приемных устройств во всей группе групповой передачи.
Под "ранее принятым пакетом данных", в общем, подразумевается передаваемый в режиме групповой передачи пакет данных (обычный или составной), который корректно демодулирован и декодирован по схеме FEC на стороне приемного устройства.
Посредством выполнения этой процедуры в каждом из множества (два или более) событий планирования и посредством передачи новых линейно независимых пакетов данных (составные пакеты данных и, возможно, также обычные пакеты данных), количество передач, требуемых для передачи данного объема передаваемой в режиме групповой передачи информации, сокращается, и пропускная способность для надежной групповой передачи повышается.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что релевантный набор приемных устройств/пользователей, который должен рассматриваться при адаптации весовых коэффициентов кодирования, изменяется по мере того, как сеанс групповой передачи выполняется, и может отличаться от одного события планирования к следующему. Как только приемное устройство приняло все передаваемые в режиме групповой передачи пакеты данных, это приемное устройство более не рассматривается. В общем, только приемные устройства, которые все еще должны принимать один или более передаваемых в режиме групповой передачи пакетов данных, рассматриваются как релевантный набор группы групповой передачи. Это означает, что в течение всего сеанса групповой передачи релевантный набор приемных устройств, рассматриваемых в процессе планирования (т.е. адаптации весовых коэффициентов), постепенно уменьшается до тех пор, пока все приемные устройства не приняли всю передаваемую в режиме групповой передачи информацию.
Изобретатель выявил значимость адаптации кодовых весовых коэффициентов на основании ранее принятого набора пакетов для каждого приемного устройства в выбранном наборе приемных устройств, в отличие от выбора в предшествующем уровне техники поднабора приемных устройств, для которых применяется статический кодовый вектор только из единиц при условии, что все приемные устройства приняли все пакеты, кроме одного.
Как подробно пояснено позже, идея линейно независимого кодирования пакета данных может быть описана в отношении увеличения ранга матрицы векторов весовых коэффициентов (содержащей весовые коэффициенты кодирования). Более конкретно, ранее принятые передаваемые в режиме групповой передачи пакеты данных (обычные и/или составные пакеты данных), для каждого приемного устройства, могут быть описаны как линейная система уравнений на основании матрицы векторов весовых коэффициентов. Увеличение ранга соответствует формированию новой линейно независимой строки в матрице векторов весовых коэффициентов, которая эквивалентна новому линейно независимому кодированию передаваемого в режиме групповой передачи пакета данных.
Для лучшего понимания изобретения может быть полезным рассмотреть иллюстративный пример. Рассмотрим передающее устройство с двумя обычными пакетами данных, которые должны быть переданы двум приемным устройствам/пользователям U1 и U2. Таблица I ниже иллюстрирует пример возможного сценария передачи/повторной передачи согласно примерному варианту осуществления изобретения. Например, набор кодирования "001" означает, что первый обычный пакет умножается на весовой коэффициент кодирования 0, второй обычный пакет умножается на весовой коэффициент кодирования 0, а третий обычный пакет умножается на весовой коэффициент кодирования 1, фактически означая, что только третий обычный пакет передается. Таким же образом, "001" для пользователя означает, что этот конкретный пользователь принял третий обычный пакет данных, тогда как "x" для пользователя означает, что информация не принята корректно этим пользователем.
Таблица I | ||||
TX # | Набор | U1 | U2 | Комментарии |
1 | 001 | 001 | X | U1 принимает третий обычный пакет. |
2 | 010 | X | 010 | U2 принимает второй обычный пакет. |
3 | 100 | X | 100 | U2 принимает первый обычный пакет. |
4 | 111 | 111 | X | Возможно, например, что отправляется не 110 (поскольку ранг для U2 не увеличился бы), а 111, 101 и 011 OK. U1 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 111. |
5 | 011 | 011 | X | U1 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 011. |
6 | 001 | 001 | U2 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 001. |
Пример таблицы I показывает двух пользователей, принимающих три пакета. Следует отметить, что, в общем, недостаточно принимать сначала только обычные пакеты и один составной пакет, чтобы гарантировать декодирование всех обычных пакетов данных. Вместо этого, проиллюстрировано, что передающее устройство должно адаптивно выбирать кодовые весовые коэффициенты, и в этом конкретном примере оно выполняет это на каждом этапе так, что ранг конкретной для приемного устройства матрицы каждого пользователя увеличивается для всех релевантных пользователей, если они принимают составной пакет. Адаптация весовых коэффициентов, как описано здесь, вместо адаптации набора пользователей, которым отправляется один составной пакет, как описано в документах предшествующего уровня техники [5-7], радикально повышает производительность. Помимо этого, ссылки [5-7] не используют конкретные для пользователя матрицы для планирования и кодирования. Дополнительно следует отметить, что в ссылках [5-7] передающее устройство не отправляет пакеты таким образом, чтобы приемное устройство могло использовать несколько составных пакетов одновременно для декодирования.
В этом примере также можно отметить, что как только один пользователь принял достаточное число пакетов данных, обычных и составных пакетов данных, и ранг соответствующей матрицы является полным, больше не требуется или даже невозможно далее увеличивать ранг матрицы этого приемного устройства. Следовательно, только матрицы неполного ранга рассматриваются при определении адаптивных кодовых весовых коэффициентов, что обеспечивает то, что ранг увеличивается для оставшихся приемных устройств матрицы неполных рангов. Предположим, что весовые коэффициенты кодирования составного пакета данных в первом событии планирования адаптированы так, что составной пакет представляет собой линейную комбинацию, которая является линейно независимой, для каждого приемного устройства из первого набора приемных устройств, от любого пакета данных, ранее принятого посредством приемного устройства во время сеанса групповой передачи. Во втором последующем событии планирования, весовые коэффициенты кодирования другого составного пакета данных тем самым могут быть адаптированы так, что составной пакет представляет собой линейную комбинацию, которая является линейно независимой для каждого приемного устройства из второго меньшего набора приемных устройств, от любого пакета данных, ранее принятого посредством приемного устройства во время сеанса групповой передачи.
Естественно, в более реалистичном сценарии число пользователей и число пакетов данных зачастую больше, но вышеупомянутый упрощенный пример служит для того, чтобы иллюстрировать ключевые характеристики настоящего изобретения. В практических вариантах применения число пользователей/приемных устройств K может быть любым числом от двух до, возможно, ста и более.
Обычно, линейная комбинация, например, двух обычных пакетов данных, таких как пакет A и пакет B, означает просто то, что пакеты комбинируются с равным взвешиванием, фактически используя один и тот же весовой коэффициент кодирования "1". Те обычные пакеты данных (такие как пакет C и пакет D), которые не рассматриваются в линейной комбинации, могут считаться имеющими весовой коэффициент кодирования "0".
При определенных обстоятельствах, особенно когда группа групповой передачи включает в себя три или более пользователей, возможность выбирать вектор весовых коэффициентов, имеющий, по меньшей мере, два различных ненулевых весовых коэффициента кодирования, увеличивает (и в большинстве случаев гарантирует) возможность формировать составной пакет данных, который представляет собой новое линейно независимое кодирование обычных пакетов данных, отличный от любого пакета данных (обычного пакета данных или составного пакета данных), ранее принятого посредством каждого релевантного приемного устройства, являющегося частью выбранного набора приемных устройств, во время сеанса групповой передачи.
Рассмотрим передающее устройство с тремя обычными пакетами данных, которые должны быть переданы трем приемным устройствам/пользователям U1, U2 и U3. Таблица II ниже иллюстрирует пример возможного сценария передачи/повторной передачи согласно другому примерному варианту осуществления изобретения. Например, набор кодирования "01" означает, что первый обычный пакет умножается на весовой коэффициент кодирования 0, а второй обычный пакет умножается на весовой коэффициент кодирования 1, фактически означая, что только второй обычный пакет передается. Таким же образом, "01" для пользователя означает, что этот конкретный пользователь принял второй обычный пакет данных, тогда как "x" для пользователя означает, что информация не принята корректно этим пользователем.
Таблица II | |||||
TX # | Набор | U1 | U2 | U3 | Комментарии |
1 | 01 | 01 | X | X | U1 принимает второй обычный пакет. |
2 | 10 | X | 10 | X | U2 принимает первый обычный пакет. |
3 | 11 | X | X | 11 | U3 принимает составной пакет. |
4 | 12 | 12 | X | X | Необходимо выходить за рамки поля {0,1} для того, чтобы находить новое линейно независимое кодирование: 12. |
5 | 01 | X | X | U1 - это полный ранг, так что только U2 и U3 рассматриваются. Ни один не принимает. | |
6 | 01 | - | X | 01 | U3 принимает второй обычный пакет. |
7 | 01 | 01 | U1 и U3 - это полный ранг, так что только U2 рассматривается, U2 принимает второй обычный пакет. |
Со ссылкой на таблицу III ниже, описывается еще один пример сценария передачи. В этом конкретном примере, рассмотрим передающее устройство с тремя обычными пакетами данных, которые должны быть переданы трем приемным устройствам/пользователям U1, U2 и U3.
Таблица III | |||||
TX # | Набор | U1 | U2 | U3 | Комментарии |
1 | 001 | 001 | X | X | U1 принимает третий обычный пакет. |
2 | 010 | X | 010 | X | U2 принимает второй обычный пакет. |
3 | 100 | X | 100 | X | U2 принимает первый обычный пакет. |
4 | 101 | 101 | X | X | Возможно, отправляется не 110 (поскольку ранг для U2 не увеличился бы), а 101 и 011 OK. U1 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 101. |
5 | 011 | X | X | 011 | U3 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 011. |
6 | 111 | X | X | 111 | U3 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 111. |
7 | 211 | X | 211 | X | Необходимо выходить за рамки поля {0,1} для того, чтобы находить новое линейно независимое кодирование: 211. U2 принимает составной пакет на основании весовых коэффициентов 211. |
8 | 110 | 110 | - | X | U2 - это полный ранг, так что только U1 и U3 рассматриваются. |
9 | 001 | - | - | 001 | U1 и U2 - это полный ранг, так что только U3 рассматривается. |
Следует отметить из таблицы II, что каждый пользователь принимает только два различных пакета данных, которые могут быть составными пакетами данных, обычными пакетами данных или комбинацией обоих. Также может быть подтверждено, что каждый пользователь может определять эти два обычных пакета данных, поскольку предусмотрено то, что каждый пользователь в каждой передаче гарантированно принимает новую линейную комбинацию обычных пакетов данных. То же самое применимо к таблице I и таблице III.
Как отмечено выше, специальная возможность адаптивно выбирать вектор весовых коэффициентов, имеющий, по меньшей мере, два различных ненулевых весовых коэффициента кодирования, увеличивает возможность всегда формировать составной пакет данных, который представляет собой новое линейно независимое кодирование обычных пакетов данных, отличный от любого пакета данных (обычного пакета данных или составного пакета данных), ранее принятого посредством каждого приемного устройства для всех или релевантного поднабора приемных устройств во время сеанса групповой передачи. При определенных обстоятельствах, особенно когда число пользователей является большим, это может быть важным, поскольку возможность передавать новые линейно независимые пакеты данных (обычные и/или составные пакеты данных) для каждого приемного устройства, по меньшей мере, в большей части событий передачи во время сеанса групповой передачи значительно повышает пропускную способность для надежной групповой передачи.
В общем, посредством систематической передачи определенного числа передаваемых в режиме групповой передачи пакетов или общих пакетов данных (обычных и/или составных пакетов данных), которые являются линейно независимыми от любого передаваемого в режиме групповой передачи пакета данных (обычного пакета данных или составного пакета данных), ранее принятого посредством набора приемных устройств во время сеанса групповой передачи, достаточно отправлять просто N таких пакетов данных для того, чтобы извлекать все N обычных пакетов данных, таким образом получая максимальную пропускную способность. Тем не менее, если приемное устройство принимает больше N пакетов данных, которые основаны только на N обычных пакетов данных, по-прежнему возможно извлекать N обычных пакетов данных.
По сравнению с традиционной групповой передачей ARQ, изобретение требует того, чтобы меньше передаваемых в групповом режиме пакетов данных отправлялось от передающего устройства в приемные устройства, чтобы обеспечивать корректный прием передаваемых пакетов данных. Изобретение предоставляет стратегию для надежной групповой передачи с детерминированными пределами на число пакетов, которое должно быть принято для декодируемости.
В примерном варианте осуществления изобретения также можно формировать несколько пакетов данных в данном событии планирования и передавать несколько составных пакетов в пакетной передаче. В таком событии планирования несколько составных пакетов данных обычно формируются с помощью одной информации обратной связи, так