论文摘要
纠错技术是保障无线网络可靠通信的重要技术之一。现有的纠错码技术可以在不重传数据的情况下,修复出错的数据位,但由于它具有较高的数据冗余度和计算复杂性,会降低网络的传输效率。近年来,研究人员提出了估错码（Error Estimating Code,简称为EEC）技术,只需要在数据包中附加少量的冗余位,就可以快速估算误码率。但是,估错码不具备纠错能力,当误码发生时,仍然需要重传整个数据包。本论文探讨了基于EEC的数据纠错能力,研究当利用EEC检测到误码时,能否在不重传整个数据包的情况下,纠正该数据包的出错数据位。我们的研究表明,大部分出错数据包的误码率较小（低于0.06）。对于这种误码率小的数据包,可以利用EEC编码的概率特性,纠正其中大部分的出错数据位（修复率可达到80%以上）。我们基于EEC校验位的校验信息提出了数据纠错的相关策略。首先通过引入过滤算法,将正确的比特排除掉并得到一个可疑比特集合,该集合中包含了大多数的出错比特。然后利用具有多项式复杂度的随机翻转算法进一步测试这些可疑比特,找出最可能出错的比特,从而最小化数据包中出错比特数目。理论分析显示该随机算法在误码率比较低时,能够以高概率修复大多数的错误；基于真实WiFi访问日志的性能评估也显示了该算法的有效性。其次,通过探究真实的WiFi访问日志发现,数据包中错误数量的分布符合幂律分布,同时数据包中的错误往往是突发错误。结合上述发现,我们将估错码应用到出错数据包修复的问题中,设计出一种新的协议EEC-PPRo该协议使用估错码和分组校验码对数据包进行编码。在对出错数据包进行修复时,根据估算的误码率,选取不同的纠错策略：误码率足够小则选用估错码直接纠错,当误码率较大时,则选择重传某些分组纠错。该协议充分利用了估错码的估算技术和纠错策略,因此避免了大量数据包的重传,使用的分组重传技术避免了因重传整个数据包造成的资源浪费。基于WiFi访问日志,我们对比了不同的出错数据包修复技术,结果显示该协议可以极大地提高数据传输效率。本文的主要工作及贡献包括以下几个方面：●给出基于估错码的纠错问题的形式化描述。通过将估错码的纠错问题形式化为优化问题,在给定条件下,通过优化目标函数,纠正数据包中的错误。●提出了一种基于估错码的数据纠错策略。该策略首先通过过滤器算法得到可疑比特集合,其次使用随机翻转算法依照特定概率翻转可疑数据比特,以最小化优化目标函数,纠正出错的数据位。理论分析证明当误码率足够小时,该算法能够在较大概率上纠正绝大部分出错的数据位。·提出了一种新的出错数据包修复协议EEC-PPR。基于较低冗余的编码,该协议利用GS-EEC的估错和纠错能力,有效减少数据的重传次数,并利用分组编码有效减少重传的数据量。●基于真实WiFi访问日志进行性能评估。利用真实的WiFi访问日志,我们评估了所提出的纠错策略和出错包修复修复协议EEC-PPR的性能,结果显示策略能有效地降低数据包中的误码率,EEC-PPR能减少重传,降低了系统时延,提升网络性能。