專利名稱：用于具有全雙工中繼器的多接入中繼器信道系統(tǒng)的用于傳送數(shù)字信號的方法、以及對應(yīng) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是在多接入中繼器信道(MARC)網(wǎng)絡(luò)中傳送已編碼的數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。MARC網(wǎng)絡(luò)是具有至少四個節(jié)點的電信系統(tǒng)，所述至少四個節(jié)點包括至少兩個發(fā)射機、中繼器、和接收機。更確切地，本發(fā) 明涉及網(wǎng)絡(luò)編碼，并且包含改善數(shù)據(jù)傳送的質(zhì)量，且具體地，改善接收機中的糾錯解碼的性能。本發(fā)明具體地、但是非排他性地應(yīng)用于例如在實時的應(yīng)用中、經(jīng)由移動網(wǎng)絡(luò)來傳送數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)(尤其是移動網(wǎng)絡(luò))正在尋求容量、可靠性、能耗等方面上的顯著增長。移動網(wǎng)絡(luò)的傳送信道具有以困難而聞名，并且導(dǎo)致相對低劣的傳送可靠性。近年來，已經(jīng)在編碼和調(diào)制(尤其是出于能耗考慮和容量考慮)方面實現(xiàn)了顯著進步。在其中多個收發(fā)機共享相同資源(時間、頻率、和空間)的移動網(wǎng)絡(luò)中，必須盡可能低地保持傳送功率。這種低功率不利于覆蓋，并因而不利于系統(tǒng)的容量，且更一般地不利于其性能。為了增加覆蓋，以使得通信更加可靠，且更一般地以改善性能，一種方式在于依賴于中繼器，以用于增加頻譜效率，并因而用于改善系統(tǒng)的傳送效率和可靠性。如圖I所示的MARC系統(tǒng)的拓撲使得源(節(jié)點S1和S2)廣播它們的編碼信息，以引起中繼器R和目的地D的注意。中繼器對它從節(jié)點S1和S2接收的信號進行解碼，并且它在添加它自身的冗余的同時對它們聯(lián)合地重新編碼，從而創(chuàng)建空間分布式網(wǎng)絡(luò)代碼。在目的地D處，包括從源SI和S2直接接收的兩個已編碼序列、以及來自中繼器的已編碼序列的三個空間分布式已編碼序列的解碼依賴于聯(lián)合信道/網(wǎng)絡(luò)解碼算法。網(wǎng)絡(luò)編碼是協(xié)作的形式，其中網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點不但共享它們自身的資源(功率、頻帶等)，而且共享它們的計算容量，從而創(chuàng)建隨著信息通過節(jié)點的連續(xù)傳播而增加的功率的分布式編碼。它提供分集和編碼方面的實質(zhì)改善，并因而提供傳送可靠性方面的實質(zhì)改善。對于中繼器，已知兩種類型的操作半雙工模式和全雙工模式。在半雙工模式中，存在對應(yīng)于不同時隙的兩個傳送階段，這是由于中繼器不能夠同時進行接收和傳送。在包括第一時隙(也稱作傳送間隔)的第一階段期間，全部兩個源都進行傳送，但是中繼器不進行傳送。中繼器進行解碼，并聯(lián)合地重新編碼，以便推導(dǎo)出它要在接下來的時隙期間傳送的信號。在包括第二時隙的第二階段期間，中繼器傳送它在第一時隙期間確定的信號，并且源傳送相關(guān)于與在第一時隙期間傳送的信息相同的信息的奇偶第二序列。半雙工類型的中繼器引人注目，這是因為簡單的通信方案，并因為可以實現(xiàn)它們的容易性和由其衍生的低成本。在全雙工模式中，中繼器從兩個源接收新的信息塊，并它同時地基于它事先已經(jīng)接收到的塊來向目的地傳送它自身的碼字。與半雙工中繼器相比，全雙工中繼器使得可能實現(xiàn)更大的容量。
文章[I]和[2]描述了用于MARC系統(tǒng)的聯(lián)合信道/網(wǎng)絡(luò)編碼，如圖2所示。正在考慮的MARC系統(tǒng)使得鏈路CH14、CH24、CHl3, CH43、和CH23正交，并另外，將兩個源與中繼器之間的鏈路假設(shè)為是完全可靠的。在這個應(yīng)用中，鏈路是兩個或更多節(jié)點之間的通信信道，并且它可以是物理的或邏輯的。當鏈路是物理的時，則將它一般地稱作“信道”。在第一傳送階段期間，兩個源SI和S2向中繼器R并且向目的地D廣播已編碼的信息。中繼器R選取來自兩個用戶的、它假設(shè)為已經(jīng)完美解碼的流，并且它通過使用線性網(wǎng)絡(luò)編碼方案來按照線性方式對它們進行組合。在第二階段期間，中繼器向目的地D傳送附加的奇偶序列。一旦目的地已經(jīng)接收、存儲并且重新組織了所有的流，則將此聯(lián)合信道/網(wǎng)絡(luò)代碼認為是可以迭代解碼的空間分布式聯(lián)合信道/網(wǎng)絡(luò)代碼。此聯(lián)合代碼導(dǎo)致分集和編碼方面上的實質(zhì)增長。S. Yang和R. Koetter [3]已經(jīng)評估了用于MARC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼的性能，如圖3所示，該MARC系統(tǒng)具有正交的鏈路，但是處于存在有噪的源-中繼器鏈路的情況下。作者提出了軟解碼和轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，該軟解碼和轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)依賴于生成如通過計算用于已編碼比特/碼元的概率(APP)的算法所獲得的、用于要傳送的比特的離散概率分布。每個源SI、S2生成要傳送到中繼器R的碼字。中繼器R使用以其作者L.Bahl、J. Cocke、F. JelinekjPJ. Raviv[4]所命名的BCJR解碼算法來在對數(shù)似然比(LLR)的形式中對它們進行解碼，并然后執(zhí)行與兩個已接收碼字的按位模二和(X0R運算)對應(yīng)的非記憶加權(quán)網(wǎng)絡(luò)編碼，該加權(quán)編碼在于使用兩個源的LLR LpL2來生成與XOR運算對應(yīng)的第三LLR LK。最后，按照模擬的形式來向目的地D傳送此第三LLR。因而，目的地具有三個觀測(observation):來自兩個源的觀測和來自LLR的觀測。目的地在利用中繼器所提供的附加信息的同時，執(zhí)行來自源S1和S2的流的聯(lián)合的和迭代的解碼。該文章陳述了，即使在嚴重有噪的S1 — 1 和S2 — R鏈路的情況下，與沒有協(xié)作(并因而，沒有中繼器)的方案相比，網(wǎng)絡(luò)編碼也提供了編碼改善。在使用二進制相移鍵控(BPSK)時描述了該方法，但是不能將該方法轉(zhuǎn)用到比二更大階的調(diào)制，這是由于在第三步驟期間計算的表達式僅僅可應(yīng)用于二階或四階的調(diào)制(例如，正交相移鍵控(QPSK))。在這些各種的已知系統(tǒng)中，解碼誤差只有在不存在干擾的情況下才減少，這是由于作為正交鏈路的結(jié)果而將正在考慮的MARC系統(tǒng)假設(shè)為是沒有干擾的。此外，在于施加正交鏈路的約束導(dǎo)致了頻譜資源的非最優(yōu)利用(utilization)，并因而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)容量上的限制
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于網(wǎng)絡(luò)的傳送數(shù)字信號的方法，該網(wǎng)絡(luò)具有至少四個節(jié)點，所述至少四個節(jié)點包括用于實現(xiàn)空間分布式網(wǎng)絡(luò)代碼的、通過非正交鏈路而連接在一起的兩個發(fā)射機、中繼器、和接收機，所述方法包括·每個發(fā)射機的一個編碼步驟，其每一個用于依據(jù)K個信息比特的塊來傳遞碼字；·傳送步驟，其中全部兩個發(fā)射機在N個時隙期間傳送它們相應(yīng)的碼字；·在所述中繼器中執(zhí)行的迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟，用于分離來自兩個發(fā)射機的流，并且對于每一流來確定表現(xiàn)了已接收的碼字的向量；·所述中繼器中的聯(lián)合編碼步驟，用于對分別根據(jù)所述兩個流所推導(dǎo)出的兩個向量進行編碼，以便確定表現(xiàn)了在N個時隙期間傳送的兩個碼字的冗余信息；·所述中繼器的傳送步驟，用于在N個時隙期間傳送冗余信息；以及·在所述中繼器中進行定序，使得在N個時隙期間傳送的冗余信息對應(yīng)于在先前 的N個時隙期間傳送的碼字。本發(fā)明還提供一種用于MARC系統(tǒng)的全雙工中繼器。因而，用于實現(xiàn)本發(fā)明的傳送方法的本發(fā)明的中繼器包括 迭代聯(lián)合檢測/解碼部件，用于分離來自該MARC系統(tǒng)的兩個發(fā)射機的流，并且對于每一流來確定表現(xiàn)了與由發(fā)射機傳送的并且由所述中繼器接收的碼字相關(guān)聯(lián)的K個信息比特的向量；·聯(lián)合編碼部件，用于對所述兩個流的兩個向量進行編碼，以便確定冗余信息；·用于傳送該冗余信息的部件；以及 用于在N個時隙期間傳送冗余信息的定序部件，所述信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間接收的碼字。由所述發(fā)射機進行的傳送的步驟同時地發(fā)生，由此使得可能最大化公共頻譜資源。因此，干擾存在于由中繼器接收到的信號和由目的地接收到的信號之間，這是因為當首先在所述發(fā)射機與中繼器之間的它們的傳送期間以及其次在所述發(fā)射機與目的地(接收機)之間的它們的傳送期間源信號的疊加。因而，本發(fā)明具體地依賴于，將聯(lián)合檢測/解碼步驟和聯(lián)合編碼步驟引入到中繼器中，因而使得能夠分離由兩個源同時傳送的流，并且使得所有的分散的發(fā)射機能夠受益于空間分布式網(wǎng)絡(luò)代碼上的編碼改善，而無需降低頻譜效率。本發(fā)明的方式使得可能在接收機中實現(xiàn)迭代解碼(該迭代解碼依賴于在中繼器中生成的冗余)，而無需發(fā)射機功率上的任何增加，以便實現(xiàn)系統(tǒng)的覆蓋上的和頻譜效率上的增加。在具體實現(xiàn)中，發(fā)射機方法使得該迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟實現(xiàn)硬解碼。具體地，將具有與在中繼器中接收到的每個比特的值有關(guān)的硬判決做出的這種解碼模式適于其中鏈路是完美可靠的MARC系統(tǒng)。在此上下文中，該中繼器可以在沒有誤差的情況下解碼來自源的信息。因而，硬解碼具體地適用于這種MARC系統(tǒng)，這是由于它沒有軟解碼復(fù)雜，并且由于它實現(xiàn)起來很快。在具體實現(xiàn)中，傳送方法使得該迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟實現(xiàn)軟解碼，并且該聯(lián)合編碼步驟實現(xiàn)軟編碼和在比特級別處執(zhí)行的邊緣化。具體地，將這種解碼模式適于MARC系統(tǒng)，該MARC系統(tǒng)具有含有瑞利衰落的信道，并且沒有源/中繼器信道的源處的知識。在此上下文中，存在中繼器不完美地解碼來自源的信息的非零概率。選擇軟解碼使得可能限制中繼器傳播誤差。在具體實現(xiàn)中，傳送方法使得該迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟實現(xiàn)軟解碼，并且該聯(lián)合編碼步驟實現(xiàn)軟編碼和壓縮。具體地，將這種解碼模式適于MARC系統(tǒng)，該MARC系統(tǒng)具有含有瑞利衰落的信道，并且沒有源/中繼器信道的源處的知識。在此上下文中，存在中繼器不完美地解碼來自源的信息的非零概率。選擇軟解碼使得可能限制中繼器傳播誤差。另外，與使用硬編碼和邊緣化的模式不同，跟隨有壓縮的軟編碼使得可能在中繼器中使用任何類型的調(diào)制，這是由于使用軟編碼和邊緣化的模式使得必須在中繼器處使用BPSK調(diào)制。
在具體實現(xiàn)中，傳送方法使得使用最小均方不相關(guān)誤差(MMSUE)準則來執(zhí)行該壓縮。使用麗SUE準則使得可能基于適驗概率來在中繼器處執(zhí)行最優(yōu)估計，并因而，使得可能通過減少中繼器中誤差的數(shù)目來最大化目的地處的信噪比(SNR)。在具體實現(xiàn)中，傳送方法還包括在每個發(fā)射機中進行定序，使得該發(fā)射機在傳送B個碼字之后的N個時隙期間不傳送碼字，其中B是參數(shù)。典型地，幀包含B個碼字(或者B個塊，其每一個塊對應(yīng)于K比特的信息)。在這個實現(xiàn)中，在傳送與B個K比特的塊對應(yīng)的B個碼字之后，即在兩個發(fā)射機中的每一個已經(jīng)傳送幀之后，對所述兩個發(fā)射機施加靜默的時段。相反，在這個靜默時段期間，所述MARC系統(tǒng)的所述中繼器傳送基于從每個發(fā)射機接收的最近的塊所確定的冗余信息。結(jié)果，這個實現(xiàn)具有如下優(yōu)點，即，使得接收機能夠像先前的塊一樣地解碼這些兩個更多(two more)的最近塊，即同時獲益于如所述中繼器所確定并傳送的冗余信息。不過，由于由靜默時段所導(dǎo)致 的頻譜效率上的影響，并且由于為了能夠開始B個塊的新幀而引入等待時間，所以這個優(yōu)點被削弱。本發(fā)明還提供了一種用于MARC系統(tǒng)的接收機的接收方法，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)本發(fā)明的傳送方法，所述方法包括·在B+1個塊中存儲與分別由兩個發(fā)射機傳送的B+1個碼字的對對應(yīng)的已接收數(shù)據(jù)的步驟，其每一個碼字在N個時隙期間進行傳送，并且表現(xiàn)了 K個信息比特的塊的對，該K比特與由所述中繼器傳送的冗余信息的B個項目相關(guān)聯(lián)，所述B個項目中的每一個在N個時隙期間進行傳送，使得在N個時隙期間傳送的冗余信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間傳送的碼字，其中B是參數(shù)；以及 在接收機中對B+1個已接收數(shù)據(jù)塊并行執(zhí)行的迭代聯(lián)合檢測/解碼的步驟，用于從第一個塊開始，分離來自發(fā)射機的流，并且還從接下來的B個塊開始，分離來自發(fā)射機和來自所述中繼器的流，并且用于對于來自發(fā)射機的每一流并對于每一塊，通過同時地解碼與發(fā)射機對應(yīng)的數(shù)據(jù)流、和來自所述中繼器的并且通過接下來的數(shù)據(jù)塊所提供的相關(guān)聯(lián)冗余流，來針對B個塊來并行地動作為確定表現(xiàn)了與碼字相關(guān)聯(lián)的K個信息比特的向量。 在另一實現(xiàn)中，一種用于MARC系統(tǒng)的接收機的接收方法，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)本發(fā)明的傳送方法的，該接收方法包括·在B+1個塊中存儲與分別由兩個發(fā)射機傳送的B+1個碼字的對對應(yīng)的已接收數(shù)據(jù)的步驟，其每一個碼字在N個時隙期間進行傳送，并且表現(xiàn)了 K個信息比特的塊的對，所述比特與由所述中繼器傳送的冗余信息的B個項目相關(guān)聯(lián)，所述B個項目中的每一個在N個時隙期間進行傳送，使得在N個時隙期間傳送的冗余信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間傳送的碼字，其中B是參數(shù)；以及 在接收機中對B+1個已接收數(shù)據(jù)塊并行進行的迭代聯(lián)合檢測/解碼的步驟，用于從第一個塊起，分離來自發(fā)射機的流作為輸出，并且從接下來的B-I個塊起，分離來自發(fā)射機和來自所述中繼器的流而作為輸出，所述B+1個塊僅存儲與先前的數(shù)據(jù)塊的碼字對應(yīng)的冗余信息，并且用于對于來自發(fā)射機的每一流并對于每一塊，通過同時地解碼與發(fā)射機對應(yīng)的數(shù)據(jù)流、和來自所述中繼器的并且通過接下來的數(shù)據(jù)塊所供應(yīng)的相關(guān)聯(lián)冗余流，而針對B個塊來并行地確定表現(xiàn)了與碼字相關(guān)聯(lián)的K個信息比特的向量。
本發(fā)明還提供一種用于MARC系統(tǒng) 的接收機，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)本發(fā)明的傳送方法，所述接收機包括·用于存儲B+1個已接收數(shù)據(jù)塊的部件，所述B+1個已接收數(shù)據(jù)塊對應(yīng)于與所述中繼器所傳送的B個冗余值相關(guān)聯(lián)的、由兩個發(fā)射機傳送的B+1個碼字的兩個集合，B是參數(shù)；以及 用于對B+1個塊并行進行迭代聯(lián)合檢測/解碼、以分離來自發(fā)射機和來自所述中繼器的流、并且用于對于每一流并對于每一塊來確定K個信息比特的解碼向量的部件。此接收方法和此接收機具有適于用于實現(xiàn)本發(fā)明的傳送方法的MARC系統(tǒng)的優(yōu)點。以上各種實現(xiàn)可以可選地與這些實現(xiàn)中的一個或多個進行組合，以便定義其他實現(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種MARC系統(tǒng)(可能地為多入多出(MMO)系統(tǒng))，該MARC系統(tǒng)適于實現(xiàn)本發(fā)明的方法。因而，本發(fā)明的MARC系統(tǒng)包括本發(fā)明的中繼器。在優(yōu)選實現(xiàn)中，通過合并在一個或多個電子電路(諸如，芯片)中的傳送或接收程序的指令來確定該傳送方法和該接收方法的步驟，可以將所述一個或多個電子電路自身安排在該MARC系統(tǒng)的電子裝置中。當將該程序加載到諸如處理器或等效物(然后通過運行該程序來控制其操作)之類的計算機元件中時，可以同樣良好地實現(xiàn)本發(fā)明的傳送或接收方法。結(jié)果，本發(fā)明還提供了一種計算機程序，具體地，一種數(shù)據(jù)介質(zhì)上或中的、并且適合于實現(xiàn)本發(fā)明的計算機程序。該程序可以利用任何編程語言，并它可以處于源代碼、目標代碼或介于源代碼與目標代碼之間的中間代碼的形式(諸如，部分編譯形式)中、或處于用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明方法的任何其他期望形式中。所述數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是能夠存儲程序的任何實體或裝置。例如，所述介質(zhì)可包括存儲部件，諸如只讀存儲器(R0M)，其例如壓縮盤(CD)R0M或微電子電路ROM ;或者實際的磁記錄部件，例如軟盤或硬盤。替換地，該數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是其中合并了該程序的集成電路，該電路被適于運行正在討論的方法或在運行正在討論的方法中進行使用。此外，該程序可以被轉(zhuǎn)換為諸如電信號或光信號之類的可傳送形式，該可傳送形式適合于經(jīng)由電纜或光纜，通過無線電、或通過其他手段而傳輸。具體地，可以從因特網(wǎng)類型的網(wǎng)絡(luò)中下載本發(fā)明的程序。


一旦參考附圖而閱讀了僅僅作為非限制性的說明性示例所給出的優(yōu)選實施例的以下描述，本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點更加清楚得顯現(xiàn)，在附圖中·圖I是圖示了 MARC系統(tǒng)的基本拓撲的圖；·圖2示出了具有各個節(jié)點之間的正交鏈路的現(xiàn)有技術(shù)MARC系統(tǒng)的第一示例； 圖3示出了具有各個節(jié)點之間的正交鏈路的現(xiàn)有技術(shù)MARC系統(tǒng)的第二示例；·圖4示出了具有系統(tǒng)的節(jié)點之間的非正交鏈路的本發(fā)明MARC系統(tǒng)的示例；
圖5是如圖4所示的MARC系統(tǒng)所實現(xiàn)的本發(fā)明傳送方法的簡化流程圖；·圖6是本發(fā)明的中繼器的第一實施例的圖；·圖7是本發(fā)明的中繼器的第二實施例的圖；·圖8是本發(fā)明的中繼器的第三實施例的圖；·圖9是在中繼器中實現(xiàn)的壓縮的示例的圖； 圖10是如圖6、7、或8所示的中繼器的聯(lián)合檢測器/解碼器DET/DEC的詳細圖；
圖11是圖10所示的聯(lián)合檢測器/解碼器DET/DEC的MUD的詳細圖； 圖12是圖10所示的聯(lián)合檢測器/解碼器DET/DEC的解碼器DECi的詳細圖；·圖13是在本發(fā)明的具有全雙工中繼器的MARC系統(tǒng)的接收機中實現(xiàn)的迭代聯(lián)合解碼算法的圖；·圖14是示出了本發(fā)明的中繼器中的操作的定序(sequencing)的圖；以及·圖15是在本發(fā)明的具有全雙工中繼器的MARC系統(tǒng)的接收機中實現(xiàn)的解碼器的圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出了一種新穎方式，該新穎方式用于使用如圖4所示的MARC系統(tǒng)的中繼器來在如圖5所示的本發(fā)明的方法I中改善傳送的頻譜效率，同時仍然使得解碼在接收機中能夠簡單和有效。在傳送信道上不存在約束；它可以經(jīng)歷快速或慢速衰落，它可以是頻率選擇性的，并且它可以是多入多出(MMO)信道。在下面的描述中，將兩個源、中繼器、和目的地假設(shè)為完美地同步，并且兩個源是獨立的(它們之間不存在關(guān)聯(lián)性)。在此申請中使用以下符號。使用粗體字符來書寫所有向量。向量V具有寫為[v]k或Vk的其第k個元素。多維函數(shù)F選取維度πι·( 的矩陣A作為輸入，其中每個元素％ (對于所有i=l, · · · , m并且j = 1，. . .，q)屬于集合E,并且它輸出維度η · ρ的矩陣B,其中每個元素bjj (對于所有i=l，...，n并且j = 1，...，ρ)屬于集合G，使得將F (A) =B寫作F:EmXq^ Gnxp將符合均值μ χ的和協(xié)方差<的具有圓對稱的高斯分布的復(fù)隨機變量X的概率密度寫作:(鄭乂).F2是二元伽羅瓦(Galois)域，R是實數(shù)的域，而C是復(fù)數(shù)的域。設(shè)X是屬于域E的維度N · M的矩陣，即X e Enxm, xk表示其第k列(k=l，...，Μ)。使用大寫字母的非斜體字符來書寫函數(shù)。設(shè)χ是具有概率關(guān)系ρ (χ)的離散隨機變量，E (χ)指定了 χ的數(shù)學(xué)期望E(x) = [ xi Ρ(χ,)在統(tǒng)計上獨立的并且分別裝備有&個和I個天線的兩個源SI、S2 (兩個發(fā)射機)在步驟2中，動作為通過應(yīng)用由編碼器ENCl和ENC2實現(xiàn)的調(diào)制和空間時間信道編碼方案C1和C2來對被分段為K比特塊的信息數(shù)據(jù)uS1 'uS2進行編碼。因而，在步驟2中，源的調(diào)制和編碼方案C1或C2動作為將任何信息向量uXi e If誠uS2 e /‘f與相應(yīng)的已編碼和已調(diào)制的碼元Xsi €^χΛ'、或Xs: € 相關(guān)聯(lián)，該碼元Xsj e^*xX ,BgXs2于基數(shù)
(cardinality) | χ」=2P 和 | x 21 =2q (p, q e N)的復(fù)星座 x 丨和 X2:C1 1\ χ^ΝC2: Ff ^ Zz5^下面，將&和I2稱作如由源S1和S2所分別傳送的“最終”碼字。然后，所述源在步驟3中動作為在N個信道利用(N個時隙)期間向中繼器和接收
機傳送該最終碼字xSl e；r,v%xS20裝備有Rx個接收天線和Tk個傳送天線的中繼器R接收數(shù)據(jù)Ys ec^^'v A亥數(shù)據(jù)Yj e C,R'^包括如在信道CHl、CH2上傳送的碼字Yli G，^rs''v (或它們中的至少一些)的疊加。 下面，在此文獻中，參考1%和5^2來使用通用術(shù)語“碼字”，并且更一般地，將術(shù)語“碼字”用于作為利用調(diào)制和編碼方案Ci進行的編碼的結(jié)果所獲得的任何向量/矩陣。因而,碼字Y1K、Y2k是已傳送的碼字Xs1、Xs2的已擾動版本,并且按照以下形式來
書寫它們的疊加JR,k=y]R,k+J2M,k
MM— X Hm + Σ j XS2,fr m +11SZU
w~0m~0其中，k=l，·· ·，N，(I)其中nSWf eC~指定了加性噪聲向量，HV er~x7i>和Η. €Γλ#=指定了兩個源與中繼器之間的衰落系數(shù)矩陣，并且M指定了信道的記憶(信道的記憶效應(yīng)與傳播延遲或“延遲擴展”相關(guān)聯(lián))。此延遲引起已傳送信號被疊加，這導(dǎo)致了碼元之間的干擾。在步驟4中，中繼器R借助于聯(lián)合檢測器/解碼器DET/DEC，按照可以被叫做“硬”或“軟”的方式，來執(zhí)行已接收數(shù)據(jù)的聯(lián)合檢測/解碼，以便從其推導(dǎo)出表現(xiàn)了來自兩個源的二進制數(shù)據(jù)的實值向量λ1κ e Rk> λ2Ε e RK。所述中繼器存儲所述實值向量λ1κ、λ2Κ。在步驟5中，所述中繼器基于與先前的塊對應(yīng)的兩個向量λ 11(和λ 2R而同時地動作為應(yīng)用如下描述的函數(shù) ，以用于獲得由所述中繼器在步驟6中在信道的Nk個利用(時隙)上向接收機傳送的冗余信息Xi =&(llM,k2R)GCT^ ■ 在這種情況下，NK=N。所述中繼器對于附加的碼字Xk的傳送相對于與K個信息比特相關(guān)的碼字xSi ' 的傳送存在偏移。對由發(fā)射機和由中繼器進行的所述碼字和附加碼字Xk的處理進行定序在全雙工中繼器中，在相對于碼字X、,、1\的K個信息比特的一個塊的偏移的情況下，傳送所述附加碼字Xk ;在Ne=N個時隙期間傳送的附加碼字Xk與在先前的Nk=N個時隙期間傳送的碼字Xs1氣相關(guān)。所述中繼器將這個附加碼字Xk傳送到目的地D (接收機)。所述接收機觀測來自所述源和來自所述中繼器的已傳送碼元的疊加，并且它使用這些疊加的碼元，(可選地，連同事先接收的并且與K比特的一個或多個先前塊中的每一個對應(yīng)的那些碼元)，以便恢復(fù)所述消息uS1、uS2 ’所述消息11S1' uS2中的每一個消息與K比特的一個塊相關(guān)。為此目的，它執(zhí)行迭代的聯(lián)合檢測/解碼。在各個實施例中，可以重復(fù)基本拓撲，以便確定具有幾個中繼器和幾個目的地的MARC系統(tǒng)，每個中繼器與至少兩個發(fā)射機和接收機相關(guān)聯(lián)。在其他實施例中，基本拓撲的兩個發(fā)射機可以構(gòu)成具有至少兩個發(fā)射天線的單一發(fā)射機。在所有情況下，中繼器和接收機接收經(jīng)由相異的傳送信道所傳送的碼字。因而，每個中繼器R提供使得能夠在接收機處改善解碼的冗余碼字Xk。通過分離來自兩個發(fā)射機的流(這是因為來自兩個發(fā)射機SpS2的碼字由于非正交鏈路S1->R、
S2->R而被疊加在公共接收的流Yk中)，并且通過聯(lián)合編碼從已疊加流中提取的值，來形成這些冗余碼字?？梢砸勒站幋a的類型和代碼級聯(lián)的類型(并行、串行、或任意)來設(shè)想數(shù)個變化實現(xiàn)。 可以在發(fā)射機中并且在中繼器中使用數(shù)個類型的代碼，假設(shè)它們是線性代碼的話。尤其是可能利用·卷積碼；.BCH 碼；·里得-所羅門(RS)碼；·特波(turbo)碼；· 二進制或非二進制低密度奇偶校驗(LDPC)碼；和/或·奇偶碼。可能在發(fā)射機中并且在中繼器中使用相同的代碼，亦或使用不同的代碼。在第一實施例中，圖4所示的MARC系統(tǒng)具有源SI、S2與中繼器R之間的鏈路CHl、CH2，將所述鏈路假設(shè)為完全可靠，換言之，所述鏈路具有非常好的質(zhì)量，并且解碼在實踐中沒有誤差。圖6所示的中繼器R借助于硬聯(lián)合檢測器/解碼器DET/DEC_d來對于來自兩個源的數(shù)據(jù)執(zhí)行硬解碼，并且它利用使用調(diào)制和空間時間編碼方案Ck的硬聯(lián)合編碼器Re_ENC_d來對數(shù)據(jù)聯(lián)合地重新編碼。來自聯(lián)合檢測器/解碼器DET/DEC_d的輸出選取由聯(lián)合編碼器Re_ENC_
d所使用的二進制值λ1Λ = us> e 1\λ2Λ = e /·'/硬聯(lián)合編碼器Re_ENC_c^lj用二進制值的兩個輸入向量，并且通過應(yīng)用調(diào)制和空間時間編碼方案Ck來輸出離散碼元的€ j； #的矩陣，其中Xk是基數(shù)I xK|=2m (m e N)的復(fù)星座Cr FfxFf其產(chǎn)生離散碼元S1se 。其后，應(yīng)用列選擇函數(shù)Ω O.: χ]fN'
其中Ntl彡N1,由此選擇矩陣
權(quán)利要求
1.一種用于網(wǎng)絡(luò)的傳送數(shù)字信號的方法(1)，該網(wǎng)絡(luò)具有至少四個節(jié)點，所述至少四個節(jié)點包括用于實現(xiàn)空間分布式網(wǎng)絡(luò)代碼的、通過非正交鏈路而連接在一起的兩個發(fā)射機、中繼器、和接收機，所述方法包括 每個發(fā)射機的一個編碼步驟(2)，其每一個用于依據(jù)K個信息比特的塊來傳遞碼字； 傳送步驟(3)，其中全部兩個發(fā)射機在N個時隙期間傳送它們相應(yīng)的碼字； 在所述中繼器中執(zhí)行的迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟(4)，用于分離來自兩個發(fā)射機的流，并且對于每一流來確定表現(xiàn)了已接收的碼字的向量； 所述中繼器中的聯(lián)合編碼步驟(5)，用于對分別根據(jù)所述兩個流所推導(dǎo)出的兩個向量進行編碼，以便確定表現(xiàn)了在N個時隙期間傳送的兩個碼字的冗余信息； 所述中繼器的傳送步驟(6)，用于在N個時隙期間傳送冗余信息；以及 在所述中繼器中進行定序，使得在N個時隙期間傳送的冗余信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間傳送的碼字。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法(1)，其中所述迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟實現(xiàn)硬解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的方法(I)，其中所述迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟實現(xiàn)軟解碼，并且所述聯(lián)合編碼步驟實現(xiàn)軟編碼和在比特級別處執(zhí)行的邊緣化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的方法(I)，其中所述迭代聯(lián)合檢測/解碼步驟實現(xiàn)軟解碼，并且所述聯(lián)合編碼步驟實現(xiàn)軟編碼和壓縮。
5.根據(jù)前述的權(quán)利要求的方法(1)，其中使用最小均方不相關(guān)誤差(MMSUE)準則來執(zhí)行所述壓縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的方法(I)，還包括在每個發(fā)射機中進行定序，使得該發(fā)射機在它已經(jīng)傳送B個碼字之后的N個時隙期間不傳送碼字，其中B是參數(shù)。
7.一種信息介質(zhì)上的計算機程序，所述程序包括以下程序指令，當在用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項的數(shù)字信號傳送方法的MARC系統(tǒng)中加載并且運行所述程序時，所述程序指令適于實現(xiàn)該傳送方法。
8.一種數(shù)據(jù)介質(zhì)，該數(shù)據(jù)介質(zhì)包括程序指令，當在用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項的數(shù)字信號傳送方法的MARC系統(tǒng)中加載并且運行所述程序時，所述程序指令適于實現(xiàn)該傳送方法。
9.一種用于MARC系統(tǒng)的中繼器(R)，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項的傳送方法，所述中繼器包括 迭代聯(lián)合檢測/解碼部件(DET/DEC)，用于分離來自該MARC系統(tǒng)的兩個發(fā)射機的流，并且對于每一流來確定表現(xiàn)了與由發(fā)射機傳送的并且由所述中繼器接收的碼字相關(guān)聯(lián)的K個信息比特的向量； 聯(lián)合編碼部件(Re_ENC)，用于對所述兩個流的兩個向量進行編碼，以便確定冗余信息； 用于傳送該冗余信息的部件；以及 用于在N個時隙期間傳送冗余信息的定序部件，所述信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間接收的碼字。
10.一種MARC系統(tǒng)(SYS)，其中中繼器是根據(jù)權(quán)利要求9的中繼器。
11.一種用于MARC系統(tǒng)的接收機的接收方法，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項的傳送方法，該方法包括 在B+1個塊中存儲與分別由兩個發(fā)射機傳送的B+1個碼字的對對應(yīng)的已接收數(shù)據(jù)的步驟，其每一個碼字在N個時隙期間進行傳送，并且表現(xiàn)了 K個信息比特的塊的對，該K比特與由所述中繼器傳送的冗余信息的B個項目相關(guān)聯(lián)，所述B個項目中的每一個在N個時隙期間進行傳送，使得在N個時隙期間傳送的冗余信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間傳送的碼字，其中B是參數(shù)；以及 在接收機中對B+1個已接收數(shù)據(jù)塊并行執(zhí)行的迭代聯(lián)合檢測/解碼的步驟，用于從第一個塊開始，分離來自發(fā)射機的流，并且還從接下來的B個塊開始，分離來自發(fā)射機和來自所述中繼器的流，并且用于對于來自發(fā)射機的每一流并對于每一塊，通過同時地解碼與發(fā)射機對應(yīng)的數(shù)據(jù)流、和來自所述中繼器的并且通過接下來的數(shù)據(jù)塊所提供的相關(guān)聯(lián)冗余流，來針對B個塊來并行地動作為確定表現(xiàn)了與碼字相關(guān)聯(lián)的K個信息比特的向量。
12.一種用于MARC系統(tǒng)的接收機的接收方法，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項的傳送方法，該方法包括 在B+1個塊中存儲與分別由兩個發(fā)射機傳送的B+1個碼字的對對應(yīng)的已接收數(shù)據(jù)的步驟，其每一個碼字在N個時隙期間進行傳送，并且表現(xiàn)了 K個信息比特的塊的對，所述比特與由所述中繼器傳送的冗余信息的B個項目相關(guān)聯(lián)，所述B個項目中的每一個在N個時隙期間進行傳送，使得在N個時隙期間傳送的冗余信息對應(yīng)于在先前的N個時隙期間傳送的碼字，其中B是參數(shù)；以及 在接收機中對B+1個已接收數(shù)據(jù)塊并行進行的迭代聯(lián)合檢測/解碼的步驟，用于從第一個塊起，分離來自發(fā)射機的流作為輸出，并且從接下來的B-I個塊起，分離來自發(fā)射機和來自所述中繼器的流而作為輸出，所述B+1個塊僅存儲與先前的數(shù)據(jù)塊的碼字對應(yīng)的冗余信息，并且用于對于來自發(fā)射機的每一流并對于每一塊，通過同時地解碼與發(fā)射機對應(yīng)的數(shù)據(jù)流、和來自所述中繼器的并且通過接下來的數(shù)據(jù)塊所供應(yīng)的相關(guān)聯(lián)冗余流，而針對B個塊來并行地確定表現(xiàn)了與碼字相關(guān)聯(lián)的K個信息比特的向量。
13.一種用于MARC系統(tǒng)的接收機，該MARC系統(tǒng)用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求I到5中任一項的傳送方法，所述接收機包括 用于存儲B+1個已接收數(shù)據(jù)塊的部件，所述B+1個已接收數(shù)據(jù)塊對應(yīng)于與所述中繼器所傳送的B個冗余值相關(guān)聯(lián)的、由兩個發(fā)射機傳送的B+1個碼字的兩個集合，B是參數(shù)；以及 用于對B+1個塊并行進行迭代聯(lián)合檢測/解碼、以分離來自發(fā)射機和來自所述中繼器的流、并且用于對于每一流并對于每一塊來確定K個信息比特的解碼向量的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)字信號的方法，所述網(wǎng)絡(luò)至少具有四個節(jié)點，所述至少四個節(jié)點包括使用空間分布式網(wǎng)絡(luò)代碼的、通過非正交鏈路彼此分離的兩個發(fā)射機、中繼器和接收機，所述方法包括如下步驟包括由發(fā)射機進行的編碼，用于依據(jù)K個數(shù)據(jù)比特的塊來傳遞碼字；包括在兩個發(fā)射機中在N個傳送間隔上分別傳送兩個碼字；包括所述中繼器中的組合迭代檢測/解碼，用于分離源自于兩個發(fā)射機的流，并且針對每個流量來確定表現(xiàn)了所接收的碼字的向量；包括在所述中繼器中對分別源自于在N個傳送間隔上傳送的兩個碼字的兩個向量進行組合編碼；包括由所述中繼器在N個傳送間隔上傳送冗余數(shù)據(jù)；以及在所述中繼器中提供順序，使得在N個傳送間隔上傳送的冗余數(shù)據(jù)對應(yīng)于在N個先前的傳送間隔上傳送的碼字。
文檔編號H03M13/37GK102630374SQ201080051807
公開日2012年8月8日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者A.伯賽特, A.哈特費, R.維索茲 申請人:法國電信公司