● 摘要
网络编码通过在中间节点进行数据处理，可以有效提高网络吞吐量和网络的鲁棒性。现有的网络编码方案主要都是采用线性网络编码算法实现数据包的编解码操作，当目的节点获取到足够的数据包后，会得到一个满秩解码矩阵，通过高斯消去法得到所需的原始分组。由于网络传输的不确定性，满秩解码矩阵的获取和高斯消去法带来的大量运算，都给目的节点的解码带来了较大的时间延迟。另一方面，在缺少反馈信道的情况下，解码延迟将进一步增大。如何有效降低解码延迟是当前网络编码领域的一个研究热点。 本文主要以降低目的节点的解码延迟为目标，分别从编码系数的设计和编码分组可靠传输两方面，开展网络编码算法设计与分析的研究工作，取得的主要研究成果如下： 基于沃尔什函数具有的良好正交性特点，本文提出了一种基于沃尔什序列的网络编码(WBNC-Walsh-Based Network Coding)算法。该算法首先利用节点序号生成相应的沃尔什序列，以沃尔什序列作为编码系数向量和解码系数向量对数据分组进行操作。由于该生成方式保证了编解码向量的正交性，从而在解码过程中避免采用现有的高斯消去法运算，有效地降低了解码的计算量。仿真结果表明，本文提出的WBNC算法与传统的随机线性网络编码相比，可以有效地减少解码延迟。 其次，利用喷泉码的传输可靠性，本文提出了一种基于喷泉码的网络编码(LTBNC- Luby Transform Based Network Coding)算法。该算法以LT码为基础，各中继节点接收到发送端传输的LT编码数据包后，通过引入度判决条件来改善和优化喷泉码数据包的度分布，从而在各中继节点进行有选择的重新编码，在保证目的节点能够可靠地恢复出原始数据的基础之上，可以降低对编码数据包数量的需求和获得完整数据的时间等待。仿真结果表明，该算法实现过程简单，计算复杂度低，在保证广播效率的同时，能提高传输的可靠性。