聯合蜂窩與D2D鏈路的網絡編碼廣播重傳方案

王鵬飛 張冬梅 許 魁 徐健卉

(解放軍陸軍工程大學通信工程學院, 江蘇南京 210007)

1 引言

伴隨著多媒體業務的興起以及智能終端設備的普及,移動數據流量將迎來爆發性增長[1]。海量的設備接入使得現有的蜂窩網絡變得越來越擁擠,從而惡化服務質量(Quality of Service,QoS)和降低用戶體驗(Quality of Experience,QoE)。與此同時,隨著終端設備在計算、存儲與連接方面的能力不斷提高,D2D(Device-to-Device)技術[2-3]有望滿足下一代無線通信網絡中不斷增長的吞吐量需求。D2D技術允許終端設備配備雙接口:一個接口使用遠程無線通信技術(如WLAN、LTE等)與基站連接;另一個接口使用短距離無線通信技術(如WiFi、藍牙等)與其他設備直接通信。鑒于蜂窩和D2D鏈路可以使用不同頻段同時運行,這樣的系統能夠極大地減輕基站負載,增加網絡的吞吐量和能量效率。

受益于無線通信的廣播性質,通過對不同的源數據包進行編碼合并,網絡編碼技術[4-5]可以有效地提高系統吞吐量和減少傳輸延遲。由于上述優勢,無線廣播網絡中基于網絡編碼的數據傳輸已成為近年來的熱門話題。目前主要的網絡編碼策略有如下兩類:隨機線性網絡編碼(Random Linear Network Coding,RLNC)[6- 8]與立即可譯網絡編碼(Instantly Decodable Network Coding,IDNC)[9-11]。RLNC策略在提升吞吐量性能方面有著顯著優勢,但是其缺點也很明顯:對于要求低譯碼時延的應用來說,RLNC難以滿足要求,因為它不支持數據包的逐個解碼。此外,譯碼過程(矩陣求逆)帶來的的高復雜度也不可避免。相比之下,盡管在吞吐量方面的提升不如RLNC,IDNC策略的優勢在于編解碼操作簡單,支持數據包逐個解碼,能夠極大地降低譯碼時延。……