專利名稱：網(wǎng)絡(luò)編碼方法和網(wǎng)絡(luò)編碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)編碼方法和網(wǎng)絡(luò)編碼裝置，特別是涉及用于在通信裝置間經(jīng)由中繼站雙向傳送無線信號的網(wǎng)絡(luò)編碼方法和網(wǎng)絡(luò)編碼裝置。
背景技術(shù)：
在通信裝置間傳送信號的最簡單的方式是從一個通信裝置向另一個通信裝置直 接傳送信號的結(jié)構(gòu)。然而，在該方式中，為了保證無線通信質(zhì)量，例如有必要增大發(fā)送功率。 在該情況下，導(dǎo)致消耗電力增大?；蛘?，有必要減小無線小區(qū)。在該情況下，由于基站的臺 數(shù)增加，因而用于構(gòu)建系統(tǒng)的費(fèi)用增高。為了解決該問題，提出了在通信裝置間設(shè)置中繼站的結(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)得到實(shí)用 化。以下，說明這樣的系統(tǒng)在基站BS和移動站MS之間設(shè)置中繼站RS，在基站BS和移動 站MS之間進(jìn)行兩跳傳送。圖IA是示出傳統(tǒng)的中繼方式的圖。在該中繼方式中，為了在基站BS和移動站MS 之間雙向傳送信號，需要下述4個階段。(1)基站BS向中繼站RS發(fā)送信號(2)中繼站RS將該信號發(fā)送到移動站MS(3)移動站MS向中繼站RS發(fā)送信號(4)中繼站RS將該信號發(fā)送到基站BS因此，在該中繼方式中，需要相互正交的4個通信資源。圖IB是示出現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編碼方式的一例的圖。在該中繼方式中，為了在基站BS 和移動站MS之間雙向傳送信號，需要下述3個階段。(1)基站BS經(jīng)由鏈路Dl向中繼站RS發(fā)送信號Sl(2)移動站MS經(jīng)由鏈路D2向中繼站RS發(fā)送信號S2(3)中繼站RS分別對信號Sl和信號S2進(jìn)行解碼，針對1組解碼數(shù)據(jù)按每個位進(jìn) 行“異或”運(yùn)算(XOR)，將該運(yùn)算結(jié)果組播到基站BS和移動站MS。另外，向組播分組賦予報 頭(header)、CRC、FEC。該方式常常被稱為DFQecode-and-Forward，解碼轉(zhuǎn)發(fā))中繼。在DF中繼中，需要 相互正交的3個通信資源。然后，與圖IA所示的傳統(tǒng)的中繼方式相比較，在理論上，兩跳通 信的吞吐量最大，提高33%。并且，當(dāng)跳數(shù)增多時，DF中繼的吞吐量與圖IA所示的傳統(tǒng)的 中繼方式相比較，在理論上逐漸接近2倍。在現(xiàn)有的DF中繼中，在中繼站RS中，按每個位進(jìn)行“異或”運(yùn)算。然后，基站BS和 移動站MS分別接收信號“Si XOR S2”。這里，基站BS通過進(jìn)行接收信號和信號Sl的“異 或”運(yùn)算，可獲得信號S2。即，基站BS可接收從移動站MS發(fā)送的信號S2。同樣，移動站MS 可接收從基站BS發(fā)送的信號Si。由此，可實(shí)現(xiàn)雙向通信。另外，關(guān)于DF中繼，例如在非專 利文獻(xiàn)1中作了記載。圖IC是示出現(xiàn)有的另一網(wǎng)絡(luò)編碼方式的圖。在該中繼方式中，利用下述2個階段，在基站BS和移動站MS之間雙向傳送信號。(1)從基站BS向中繼站RS的信號發(fā)送、以及從移動站MS向中繼站RS的信號發(fā)送 同時進(jìn)行。(2)中繼站RS將干擾信號進(jìn)行放大并組播到基站BS和移動站MS。此時，中繼站 RS不對接收信號進(jìn)行解碼。該方式常常倍稱為AF(Amplified-and-Forward，放大轉(zhuǎn)發(fā))中繼。在AF中繼中， 所需要的相互正交的通信資源僅是2個。因此，AF中繼的吞吐量與圖IA所示的傳統(tǒng)的中 繼方式相比較，在理論上最大而為2倍。另外，關(guān)于AF中繼，例如在非專利文獻(xiàn)2中作了記 載。# # ^lJ i K 1 :P. Larsson, N. Johansson, K. Ε. Sunell, "Codedbi-directional relaying，，，the 5th Scandinavian WS on Wireless Ad-HocNetworks (AdHoC' 05), Stochholm, Sweden, May 2005非專禾丨J 文獻(xiàn) 2 :P.Popovsiki, and H. Yomo, "Wireless network codingby ampIify-and-forward for bi-directional traffic flows，，，IEEECommunications Letters, Vol. 11, No. 1,pp 16-18, January 2007然而，圖IA 圖IC所示的中繼方式，如圖2所示，分別具有缺點(diǎn)。圖IA所示的傳 統(tǒng)的中繼方式，由于各階段相互獨(dú)立而被控制，因而鏈路的可信度高，并且，通信的靈活性 (或者自由度)也高。然而，在該中繼方式中，由于階段數(shù)多，吞吐量低，因而導(dǎo)致通信效率 低。另外，“通信的靈活性”不是單義的，而意味著在選擇用于發(fā)送數(shù)據(jù)的調(diào)制方式和編碼率 時的自由度。圖IB所示的DF中繼與圖IA所示的方式相比較，鏈路的可信度稍低。并且，現(xiàn)有 的DF中繼是這樣的結(jié)構(gòu)針對從1組鏈路接收到的數(shù)據(jù)按每個位進(jìn)行“異或”運(yùn)算，組播該 運(yùn)算結(jié)果。因此，應(yīng)經(jīng)由1組鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)量必須彼此相同。因此，在1組鏈路的通信質(zhì) 量是不平衡的情況下，通信質(zhì)量好的鏈路的數(shù)據(jù)傳送受到通信質(zhì)量差的鏈路的數(shù)據(jù)傳送的 限制。在圖IC所示的AF中繼中，完全沒有通信的靈活性。并且，在噪聲大的環(huán) 境中，在中繼站RS中該噪聲也被放大，因而通信性能大幅下降。該問題例如在導(dǎo)入 DNFQenoise-and-Forward，去除噪聲轉(zhuǎn)發(fā))中繼方式的情況下被緩解，然而中繼站的結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，并且成本也高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供通信效率高的網(wǎng)絡(luò)編碼方法。本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)編碼方法在第1通信裝置和第2通信裝置之間經(jīng)由第3通信裝置傳 送信號，在該網(wǎng)絡(luò)編碼方法中，確定第ι通信方式，該第1通信方式用于將從所述第2通信 裝置接收到的第1數(shù)據(jù)傳送到所述第1通信裝置，確定第2通信方式，該第2通信方式用于 將從所述第1通信裝置接收到的第2數(shù)據(jù)傳送到所述第2通信裝置，通過將第1符號串和 第2符號串按每個符號相乘來生成組播信號，將所述組播信號從所述第3通信裝置發(fā)送到 所述第1通信裝置和第2通信裝置，所述第1符號串是通過利用所述第1通信方式處理所 述第1數(shù)據(jù)來獲得的，所述第2符號串是通過利用所述第2通信方式處理所述第2數(shù)據(jù)來獲得的。根據(jù)該方法，可相互獨(dú)立確定用于向第1通信裝置發(fā)送數(shù)據(jù)的第1通信方式和用 于向第2通信裝置發(fā)送數(shù)據(jù)的第2通信方式。因此，在1組鏈路的質(zhì)量不平衡的情況下，質(zhì) 量好的鏈路的通信不會受到質(zhì)量差的鏈路的通信的限制。 因此，根據(jù)公開的方法，可實(shí)現(xiàn)通信效率高的網(wǎng)絡(luò)編碼。


圖IA是示出傳統(tǒng)的中繼方式的圖。圖IB是示出現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)編碼方式的一例(DF中繼)的圖。圖IC是示出現(xiàn)有的另一網(wǎng)絡(luò)編碼方式(AF中繼)的圖。圖2是將現(xiàn)有的中繼方式進(jìn)行了比較的表。圖3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼方式的圖。圖4是示出中繼站的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是說明MCS部的動作的圖。圖6是說明合成部的動作的圖。圖7是說明在兩個鏈路是16QAM的情況下的合成運(yùn)算的圖。圖8是示出Turbo編碼電路的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是示出Turbo解碼電路的結(jié)構(gòu)的圖。圖10是示出基站BS和移動站MS具有的接收電路的結(jié)構(gòu)的圖。圖11是說明在基站BS中提取上行鏈路數(shù)據(jù)的方法的圖。圖12是將現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施方式的方式進(jìn)行了比較的表。圖13是示出SNR和相互信息量之間的關(guān)系的圖。圖14是示出HSDPA中的對SNR的累積分布函數(shù)的圖。圖15是示出實(shí)現(xiàn)另一實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼的發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖。圖16是示出實(shí)現(xiàn)另一實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼的接收器的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式圖3是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼方式的圖。這里，說明這樣的系統(tǒng)在基 站BS和移動站MS之間設(shè)置中繼站RS，在基站BS和移動站MS之間雙向進(jìn)行兩跳傳送。實(shí)施方式的中繼方式利用下述3個階段，在基站BS和移動站MS之間實(shí)現(xiàn)編碼雙 向傳送(coded bi-directional transmission)。另外，這里，假定從基站BS向移動站MS 發(fā)送下行鏈路數(shù)據(jù)，從移動站MS向基站BS發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)。(1)基站BS經(jīng)由鏈路D1，利用信號Sl來將下行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送到中繼站RS。(2)移動站MS經(jīng)由鏈路D2，利用信號S2來將上行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送到中繼站RS。(3)中繼站RS通過分別對信號Sl和信號S2進(jìn)行解碼，再現(xiàn)下行鏈路數(shù)據(jù)和上行 鏈路數(shù)據(jù)。并且，中繼站RS確定用于向基站BS發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)的第1通信方式、以及用 于向移動站MS發(fā)送下行鏈路數(shù)據(jù)的第2通信方式。而且，利用第1通信方式調(diào)制上行鏈路 數(shù)據(jù)來生成第1符號串，利用第2通信方式調(diào)制下行鏈路數(shù)據(jù)來生成第2符號串。第1和 第2符號串按每個符號相乘。由此，生成組播信號S3。然后，中繼站RS經(jīng)由組播鏈路D3，將組播信號S3發(fā)送到基站BS和移動站MS。另外，在圖3中，D1’是用于從中繼站RS向基站BS發(fā)送第1符號串(即，利用第1 通信方式所調(diào)制的上行鏈路數(shù)據(jù))的鏈路。并且，D2’是用于從中繼站RS向移動站MS發(fā) 送第2符號串(即，利用第2通信方式所調(diào)制的下行鏈路數(shù)據(jù))的鏈路。然后，組播鏈路D3 是通過將這些鏈路D1’和D2’彼此相乘來獲得的。基站BS保持先前發(fā)送的下行鏈路數(shù)據(jù)。因此，基站BS通過從組播信號S3中去除 下行鏈路數(shù)據(jù)分量，可再現(xiàn)上行鏈路數(shù)據(jù)。同樣，移動站BS保持先前發(fā)送的上行鏈路數(shù)據(jù)。 因此，移動站BS通過從組播信號S3中去除上行鏈路數(shù)據(jù)分量，可再現(xiàn)下行鏈路數(shù)據(jù)。由此， 可實(shí)現(xiàn)雙向通信(從基站BS向移動站MS的下行鏈路數(shù)據(jù)傳送、以及從移動站MS向基站BS 的上行鏈路數(shù)據(jù)傳送)。圖4是示出中繼站RS的結(jié)構(gòu)的圖。另外，在圖4中，省略了與網(wǎng)絡(luò)編碼沒有直接 關(guān)系的電路。接收電路1接收無線信號。接收信號在該例子中是從基站BS發(fā)送的信號Sl和從 移動站MS發(fā)送的信號S2。并且，各接收信號在該例子中包含數(shù)據(jù)信道、控制信道、導(dǎo)頻信 道。解調(diào)/解碼部2包含A/D轉(zhuǎn)換器和正交轉(zhuǎn)換器，對接收信號內(nèi)包含的各信道進(jìn)行解碼。 數(shù)據(jù)信道的通信方式(調(diào)制方法、編碼等)可以預(yù)先固定地確定，也可以通過控制信道來通 知。質(zhì)量檢測部3檢測用于從中繼站RS向基站BS傳送信號的鏈路D1’的通信質(zhì)量。 鏈路D1’的通信質(zhì)量是利用從中繼站RS向基站BS傳送的導(dǎo)頻信號來在基站B2中進(jìn)行檢 測的。然后，檢測結(jié)果經(jīng)由例如控制信道從基站BS被通知給中繼站RS。同樣，質(zhì)量檢測部 3檢測用于從中繼站RS向移動站MS傳送信號的鏈路D2’的通信質(zhì)量。在該情況下，鏈路D1，的MCS (Modulation and Coding Scheme，調(diào)制編碼方案)可 以根據(jù)檢測出的通信質(zhì)量在基站BS中確定，也可以在中繼站RS中根據(jù)所通知的檢測結(jié)果 確定。在基站BS中確定MCS的情況下，所確定的MCS經(jīng)由控制信道被通知給中繼站RS。同 樣，鏈路D2’的MCS可以在移動站MS中確定，也可以在中繼站RS中確定。在移動站MS中 確定MCS的情況下，所確定的MCS被通知給中繼站RS。另外，后面說明MCS。通過對信號Sl進(jìn)行解碼而獲得的數(shù)據(jù)(應(yīng)從基站BS傳送到移動站MS的下行鏈 路數(shù)據(jù))被存儲在存儲器4A內(nèi)。另一方面，通過對信號S2進(jìn)行解碼而獲得的數(shù)據(jù)(應(yīng)從 移動站MS傳送到基站BS的上行鏈路數(shù)據(jù))被存儲在存儲器4B內(nèi)。MCS (Modulation and Coding Scheme，調(diào)制編碼方案)部5從控制信道中提取所 需要的信息。在從基站BS/移動站MS接收到“鏈路的通信質(zhì)量”的情況下，根據(jù)各鏈路的 質(zhì)量，確定用于發(fā)送數(shù)據(jù)的通信方式。作為通信方式，例如確定調(diào)制方法和編碼率。調(diào)制 方法在該實(shí)施例中，是從QPSK (四相相移鍵控)、16QAM(正交振幅調(diào)制)、64QAM中選擇的。 在該情況下，例如，在通信質(zhì)量低于閾值級時，選擇QPSK，在通信質(zhì)量超過閾值級時，選擇 16QAM，在通信質(zhì)量非常好時，選擇64QAM。S卩，例如，在基站BS和中繼站RS之間的鏈路的 通信質(zhì)量超過閾值級時，作為用于將上行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送到基站BS的調(diào)制方法，選擇16QAM。 并且，在移動站MS和中繼站RS之間的鏈路的通信質(zhì)量低于閾值級時，作為用于將下行鏈路 數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站MS的調(diào)制方法，選擇QPSK。另外，通信方式不限于QPSK、16QAM、64QAM， 也可以是其他調(diào)制方式(例如，32QAM、128QAM、256QAM等)。
另外，在MCS部5從基站BS/移動站MS接收到“表示MCS的信息”的情況下，無需 執(zhí)行上述確定進(jìn)程。即，上述確定進(jìn)程在基站BS/移動站MS中執(zhí)行。
MCS部5通過根據(jù)按上述確定的MCS分別處理上行鏈路數(shù)據(jù)和下行鏈路數(shù)據(jù)，生成 1組發(fā)送符號串。這樣，在實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼方法中，可將上行鏈路數(shù)據(jù)和下行鏈路數(shù)據(jù) 以彼此不同的MCS發(fā)送。另外，上行鏈路數(shù)據(jù)和下行鏈路數(shù)據(jù)可以以彼此相同的MCS發(fā)送。合成部6將由MCS部5獲得的1組發(fā)送符號串依次按每個符號相乘。由此，生成 組播信號S3。組播信號S3在調(diào)制部7中被調(diào)制后，由發(fā)送電路8發(fā)送到基站BS和移動站 MS。另外，中繼站RS利用控制信道，將識別由MCS部5所確定的MCS的MCS信息發(fā)送到基 站BS和移動站MS。圖5是說明MCS部5的動作的圖。在該例子中，假定應(yīng)從中繼站RS發(fā)送到基站 BS的上行鏈路數(shù)據(jù)以16QAM進(jìn)行調(diào)制，應(yīng)從中繼站RS發(fā)送到移動站MS的下行鏈路數(shù)據(jù)以 QPSK進(jìn)行調(diào)制。并且，假定1個發(fā)送塊傳送N個符號。在該情況下，從存儲器4B中讀出4N位的上行鏈路數(shù)據(jù)，該上行鏈路數(shù)據(jù)按每4位 來劃分。然后，各4位數(shù)據(jù)依次配置在16QAM星座圖上的對應(yīng)的信號點(diǎn)處。另一方面，從存 儲器4A中讀出2N位的下行鏈路數(shù)據(jù)，該下行鏈路數(shù)據(jù)按每2位來劃分。然后，各2位數(shù)據(jù) 依次配置在QPSK星座圖上的對應(yīng)的信號點(diǎn)處。
圖6是說明合成部6的動作的圖。合成部6將由MCS部5獲得的1組發(fā)送符號 串依次按每個符號相乘。在圖6所示的例子中，對16QAM符號乘以QPSK符號。這里，假定 QPSK星座圖上的信號點(diǎn)的電力進(jìn)行了歸一化。于是，乘法結(jié)果的信號點(diǎn)是通過如圖6(a) 圖6 (d)所示使16QAM信號的信號點(diǎn)旋轉(zhuǎn)與QPSK信號的信號點(diǎn)對應(yīng)的相位來獲得的。S卩，例如，當(dāng)QPSK符號的2位數(shù)據(jù)是“11”時，乘法結(jié)果的信號點(diǎn)如圖6(a)所示與 16QAM符號的信號點(diǎn)相同。另外，“乘法”是復(fù)數(shù)乘法。在該實(shí)施例中，假定在一個符號由 “al+jbl”表示、另一個符號由“a2+jb2”表示的情況下，乘法結(jié)果是“ala2+jblb2”。圖6(b)、圖6(c)、圖6(d)分別示出當(dāng)QPSK符號的2位數(shù)據(jù)是“01 ”、“00”、“ 10”時 的乘法結(jié)果的信號點(diǎn)。并且，圖6(e)示出在16QAM符號不同的情況下的例子。實(shí)施方式的中繼站RS將按上述獲得的運(yùn)算結(jié)果作為組播信號S3發(fā)送到基站BS 和移動站MS。因此，組播信號S3的各符號分別包含用于傳送上行鏈路數(shù)據(jù)的某符號的調(diào)制 分量、以及用于傳送下行鏈路數(shù)據(jù)的對應(yīng)的符號的調(diào)制分量。另外，在一個鏈路是QPSK、另一個鏈路是64QAM的情況下，與參照圖6所說明的進(jìn) 程一樣來執(zhí)行合成運(yùn)算。即，乘法結(jié)果的信號點(diǎn)是通過使64QAM符號的信號點(diǎn)旋轉(zhuǎn)與QPSK 符號的信號點(diǎn)對應(yīng)的相位來獲得的。圖7是說明在兩個鏈路是16QAM的情況下的合成運(yùn)算的圖。當(dāng)使1組16QA符號 彼此相乘時，通過信號點(diǎn)的組合，乘法結(jié)果的電力增大。在該情況下，必須擴(kuò)大動態(tài)范圍，并 且，解調(diào)/解碼電路復(fù)雜。因此，在實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼方法中，如圖7所示，16QAM符號分 別被映射到2個QPSK符號(QPSK-1、QPSK-2)。從16QAM到QPSK的映射例如按以下方式進(jìn)行。S卩，16QAM的符號對應(yīng)于4位數(shù)據(jù) 來配置。另一方面，QPSK的符號對應(yīng)于2位數(shù)據(jù)來配置。因此，作為一例，QPSK-I的信號 點(diǎn)根據(jù)16QAM的4位數(shù)據(jù)的第1位、第2位來配置，QPSK-2的信號點(diǎn)根據(jù)16QAM的4位數(shù) 據(jù)的第3位、第4位來配置。S卩，在通過16QAM調(diào)制的4位數(shù)據(jù)是“0001”的情況下，QPSK-I對應(yīng)于“00”，QPSK-2對應(yīng)于“01”。接下來，使1組鏈路的QPSK-I彼此相乘，使1組鏈路的QPSK-2彼此相乘。另外， 該乘法結(jié)果僅通過相位旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。即，使1組QPSK符號彼此相乘的結(jié)果由1個QPSK符 號表示。在圖7所示的例子中，通過使1組QPSK-I符號彼此相乘來獲得QPSK-I (D3)，通過 使1組QPSK-2符號彼此相乘來獲得QPSK-2 (D3)。 然后，通過上述乘法運(yùn)算獲得的2個QPSK的符號被映射到16QAM的符號。此時， 該16QAM符號傳送的4位數(shù)據(jù)的第1位、第2位對應(yīng)于由QPSK-I (D3)表示的2位數(shù)據(jù)，該 16QAM符號傳送的4位數(shù)據(jù)的第3位、第4位對應(yīng)于由QPSK-I (D3)表示的2位數(shù)據(jù)。這樣，在兩個鏈路是16QAM的情況下，各符號在先被映射到2個QPSK符號的狀態(tài) 下分別相乘，該乘法結(jié)果進(jìn)一步被映射到16QAM。另外，在兩個鏈路是64QAM的情況下，各符 號在先被映射到3個QPSK符號的狀態(tài)下分別相乘，該乘法結(jié)果進(jìn)一步被映射到64QAM。在判斷為第1鏈路是16QAM、第2鏈路是64QAM的情況下，可以將第2鏈路的調(diào)制 方法變更為16QAM。不過，當(dāng)16QAM與64QAM相比較時，每1符號的數(shù)據(jù)量少。因此，在該情 況下，需要提高第2鏈路的編碼率。在上述的通信系統(tǒng)中，基站BS和中繼站RS之間、以及移動站MS和中繼站RS之間 沒有作特別限定，然而可以利用OFDM傳送信號。并且，基站BS和中繼站RS之間、以及移動 站MS和中繼站RS之間沒有作特別限定，然而可以構(gòu)成MIMO (Multi-Input Multi-Output, 多輸入多輸出)系統(tǒng)。在上述的通信系統(tǒng)中，在基站BS和中繼站RS之間、以及移動站MS和中繼站RS之 間收發(fā)數(shù)據(jù)時，例如，使用Turbo編碼。如圖8所示，Turbo編碼電路具有編碼器11、13，交 織器12，抽取器14，以及復(fù)用器15。編碼器11根據(jù)信息位序列dk生成奇偶校驗(yàn)位序列pk。 交織器12通過重新排列信息位序列dk來生成序列dn。編碼器13根據(jù)序列dn生成奇偶校 驗(yàn)位序列pn。另外，編碼器11、13進(jìn)行卷積編碼。抽取器14根據(jù)所指定的規(guī)則，針對奇偶 校驗(yàn)位序列Pk和奇偶校驗(yàn)位序列Pn進(jìn)行刪余。復(fù)用器15對信息位序列和所選擇的奇偶校 驗(yàn)位序列進(jìn)行復(fù)用。在上述結(jié)構(gòu)的Turbo編碼電路中，例如，通過改變抽取器14的刪余規(guī)則，可獲得期 望的編碼率。例如，在減少應(yīng)選擇的奇偶校驗(yàn)位數(shù)的情況下，編碼率提高。圖9是示出Turbo解碼電路的結(jié)構(gòu)的圖。Turbo解碼電路具有解碼器21、23，交 織器22，以及解交織器24。另外，假定與信息位和奇偶校驗(yàn)位對應(yīng)的接收信號序列(yd，yp) 被輸入到Turbo解碼電路。不過，接收信號序列包含噪聲。解碼器21利用表示可信度的事先值Lal (dk)來解碼接收信號序列，輸出外部值 Lel (dk)。交織器22重新排列接收信號序列和外部值Lel (dk)。從交織器22輸出的外部值 La2 (dn)表示符號的可信度的增量。解碼器23利用外部值La2 (dn)來對重新排列后的信號序 列進(jìn)行解碼。解交織器24對從解碼器輸出的外部值Le2(dn)進(jìn)行逆重新排列，獲得事先值 Lal(dk)。該事先值Lal (dk)被提供給解碼器21。上述處理重復(fù)執(zhí)行多次。然后，解碼器23 輸出解碼結(jié)果。另外，事先值Lal (dk)的初始值是零。圖10是示出基站BS和移動站MS具有的接收電路的結(jié)構(gòu)的圖。基站BS具有的接 收電路和移動站MS具有的接收電路基本上是相同結(jié)構(gòu)。另外，在圖10中，省略了與網(wǎng)絡(luò)編 碼沒有直接關(guān)系的電路。
接收電路31接收從中繼站RS所發(fā)送的組播信號S3。如上所述，組播信號S3傳播 上行鏈路數(shù)據(jù)和下行鏈路數(shù)據(jù)。解調(diào)部32解調(diào)組播信號S3。解調(diào)部32的解調(diào)結(jié)果是通過 使傳送上行鏈路數(shù)據(jù)的符號和傳送下行鏈路數(shù)據(jù)的符號彼此相乘而獲得的符號串。轉(zhuǎn)換部33首先例如利用迫零(Zero-Forcing)法來檢測組播信號S3的符號的信 號點(diǎn)。即，獲得組播信號S3的符號的硬位。迫零法由于是公知技術(shù)，因而省略說明，然而可 根據(jù)接收信號估計發(fā)送信號。另外，在QPSK和QAM之間進(jìn)行除法運(yùn)算時，無需利用迫零法。需要使用迫零法的 情況是16QAM符號和16QAM符號之間、以及64QAM符號和64QAM符號之間。在16QAM符號 和16QAM符號之間、以及64QAM符號和64QAM符號之間，由于不能直接進(jìn)行除法運(yùn)算，因而 需要使用迫零法粗略檢測位級。接下來，轉(zhuǎn)換部33利用保持在發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器34內(nèi)的發(fā)送數(shù)據(jù)，獲得應(yīng)接收的數(shù) 據(jù)。即，在基站BS中，利用先前發(fā)送到移動站MS的下行鏈路數(shù)據(jù)，從接收信號中提取上行 鏈路數(shù)據(jù)。另一方面，在移動站MS中，利用先前發(fā)送到基站BS的上行鏈路數(shù)據(jù)，從接收信 號中提取下行鏈路數(shù)據(jù)。圖11是說明在基站BS中提取上行鏈路數(shù)據(jù)的方法的圖。這里，從中繼站RS發(fā)送 到基站BS和移動站MS的組播信號S3是通過將上行鏈路數(shù)據(jù)的符號和下行鏈路數(shù)據(jù)的符 號彼此相乘來生成的。然后，假定上行鏈路數(shù)據(jù)使用16QAM進(jìn)行調(diào)制，下行鏈路數(shù)據(jù) 使用 QPSK進(jìn)行調(diào)制。并且，假定基站BS根據(jù)控制信道，接收識別出從中繼站RS發(fā)送到移動站 MS的下行鏈路數(shù)據(jù)是使用QPSK進(jìn)行調(diào)制的MCS信息。
在該情況下，基站BS的轉(zhuǎn)換部33提取存儲在發(fā)送數(shù)據(jù)存儲器34內(nèi)的下行鏈路數(shù) 據(jù)來按每2位進(jìn)行劃分。各2位數(shù)據(jù)依次根據(jù)其值(00、01、11、10)配置在對應(yīng)的信號點(diǎn) (QPSK星座圖)處。然后，組播信號的各符號依次使用對應(yīng)的QPSK符號進(jìn)行逆乘運(yùn)算(或 者除法運(yùn)算)。該處理相當(dāng)于圖6所示的乘法運(yùn)算的逆運(yùn)算。然后，通過該運(yùn)算，依次獲得 上行鏈路數(shù)據(jù)的符號。另外，在移動站MS中，通過相同的運(yùn)算，從組播信號中提取下行鏈路 數(shù)據(jù)。解碼部35解碼從轉(zhuǎn)換部33輸出的數(shù)據(jù)串。解碼部35在該實(shí)施例中是圖9所示 的Turbo解碼電路。通過解碼部35的解碼處理，獲得似是最佳的數(shù)據(jù)。下面，說明實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼的可信度。在以下說明中，將從中繼站RS向基站 BS和移動站MS發(fā)送數(shù)據(jù)的分組的塊尺寸設(shè)定為Nb。并且，Xk(η)表示第k個鏈路中的第η 個符號(n = 0，l，...，NB-lk= 1，2)。而且，假定鏈路1的質(zhì)量良好，而鏈路2的質(zhì)量低于 閾值級。即，鏈路2的信號使用QPSK進(jìn)行調(diào)制。于是，在中繼站RS中，組播信號的符號X(n)由下式表示。[算式1] 當(dāng)考慮了干擾和噪聲時，基站BS/移動站MS中的接收符號R(Ii)由下式表示。[算式2]Rk (n) = Hk (η) · X (η) + η k (n)
或者 這里，nk(n)是噪聲分量。Hk(η)是表示信道特性的函數(shù)，也取決于第k個鏈路的 發(fā)送功率。當(dāng)在基站BS/移動站MS中分別利用發(fā)送符號(own symbol)來進(jìn)行了除法運(yùn)算 (de-multiplication)時，運(yùn)算結(jié)果的符號由下式表示。[算式3] 以及 當(dāng)簡化了⑴式和⑵式時，得到下述的(3)式。[算式4]
· · · (3)其中 式中，作為期待值E (即平均值)，導(dǎo)入下述的假定。[算式5]
(4) 在實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼中，當(dāng)導(dǎo)入了上述(4) (6)式時，得到以下的結(jié)果。艮口， 實(shí)施方式的方式中的SNR與(7)式所示的現(xiàn)有的DF中繼實(shí)質(zhì)上相同。 圖12是將現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施方式的方式進(jìn)行了比較的表。如上所述，實(shí)施方式的網(wǎng) 絡(luò)編碼的SNR與現(xiàn)有的DF中繼相同。即，實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼具有與現(xiàn)有的DF中繼同等 的可信度。并且，由于實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼可按每個鏈路確定MCS (這里是調(diào)制方法、編碼率)，因而通信的靈活性(或者自由度)比現(xiàn)有的DF中繼和AF中繼高。這樣，根據(jù)實(shí)施方 式的方式，可在維持與現(xiàn)有的DF中繼同等的可信度的同時，比現(xiàn)有的DF中繼更有效地傳送 數(shù)據(jù)。另外，在峰值對平均功率比(PAPR :peak-to-average ratio)成為問題的情況下， 在實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼中，中繼站RS針對質(zhì)量比閾值級低的鏈路使用QPSK。即，為了廣泛 使用實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼，優(yōu)選的是，可使用QPSK的概率高。圖13是示出SNR和互信息量(MI :mutual information)的關(guān)系的圖。在圖13中， 針對QPSK、16QAM、64QAM，示出每個符號的互信息量。如圖13所示，當(dāng)SNR上升到5dB時，與 多值數(shù)大的QAM相比較，在使用QPSK進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的情況下的吞吐量不會下降。另一方面， 在HSDPA這樣的得到實(shí)用的蜂窩式系統(tǒng)中，如圖14所示，約40%的用戶的SNR為5dB以上。 另夕卜，圖14是示出HSDPA中的針對SNR的累積分布函數(shù)(CDF cumulative distribution function)的圖。于是，在得到實(shí)用的蜂窩式系統(tǒng)中，為了使用實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼，在至少 一個鏈路中可使用QPSK的概率為84% ( = 1-0. 42)?！戳硪粚?shí)施方式〉實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼，特別是在中繼站RS到基站BS的鏈路和從中繼站RS到移動 站MS的鏈路不平衡的情況下，與現(xiàn)有的DF中繼相比，效率大幅提高。然而，在實(shí)際的蜂窩 式系統(tǒng)中，上述1組鏈路并不總是不平衡。即，1組鏈路的質(zhì)量常常為相等。不過，1組的質(zhì) 量為相等的情況是16%以下。然后，在這樣的通信中，按各位進(jìn)行“異或”運(yùn)算的現(xiàn)有的DF 中繼方式也能實(shí)現(xiàn)高的吞吐量。因此，在另一實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼方法中，導(dǎo)入這樣的結(jié) 構(gòu)可自適應(yīng)地選擇利用上述每個符號的乘法運(yùn)算的方式、以及利用現(xiàn)有的“異或”運(yùn)算的 方式。圖15是示出實(shí)現(xiàn)另一實(shí)施方式的網(wǎng)絡(luò)編碼的發(fā)送器的結(jié)構(gòu)的圖。符號級調(diào)制電 路41具有調(diào)制部42、43，以及符號級乘法部44。另外，調(diào)制部42、43相當(dāng)于MCS部5，符號 級乘法部44相當(dāng)于合成部6。然后，符號級調(diào)制電路41針對1組鏈路的各方確定MCS(這 里是調(diào)制方法、編碼率)。然后，計算總吞吐量TSU(。另外，吞吐量T與每1符號的位數(shù)與編 碼率之積成正比，根據(jù)所確定的MCS來計算?！爱惢颉彪娐?5具有“異或”運(yùn)算部46和調(diào)制部47，確定質(zhì)量差的鏈路的MCS?！爱?或”運(yùn)算部46針對1組的數(shù)據(jù)串的每個位執(zhí)行“異或”運(yùn)算。調(diào)制部47使用所確定的MCS 調(diào)制從“異或”運(yùn)算部46輸出的數(shù)據(jù)串。然后，“異或”電路45計算總吞吐量TXQK。自適應(yīng)控制部48將在利用符號級乘法運(yùn)算的情況下的總吞吐量Tsui與在利用“異 或”運(yùn)算的情況下的總吞吐量Txrai進(jìn)行比較。然后，選擇以總吞吐量高的一方的方式獲得 的調(diào)制數(shù)據(jù)來將其輸出。并且，選擇結(jié)果作為控制信息被發(fā)送到接收站(基站BS和移動站 MS)。圖16是示出接收從圖15所示的發(fā)送器發(fā)送的信號的接收器的結(jié)構(gòu)的圖。接收數(shù) 據(jù)根據(jù)從發(fā)送器發(fā)送的控制信息被引導(dǎo)到逆乘法部51或解調(diào)部53。逆乘法部51相當(dāng)于圖 10所示的轉(zhuǎn)換部33，執(zhí)行圖11所示的運(yùn)算。然后，解調(diào)部52通過對逆乘法部51的輸出進(jìn) 行解調(diào)來再現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)。另一方面，解調(diào)部53對接收信號進(jìn)行解調(diào)。然后，“異或”運(yùn)算部 54通過對解調(diào)部53的輸出數(shù)據(jù)串執(zhí)行“異或”運(yùn)算，再現(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，在另一實(shí)施方式中，可以以吞吐量更高的方式中繼數(shù)據(jù)。即，例如在中繼站RS和基站BS之間的鏈路以及中繼站RS和移動站MS之間的鏈路的質(zhì)量相等的情況下，可利 用各位的“異或”運(yùn)算來中繼數(shù)據(jù)，在1組鏈路不平衡的情況下，可利用每個符號的乘法運(yùn) 算來中繼數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)傳送效率提高?！雌渌翟谏鲜龅膶?shí)施例中，說明了在1組通信裝置間雙向傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，然而本發(fā)明 不限于此。即，中繼站RS可以在M臺(M是3以上的整數(shù))的通信裝置間中繼數(shù)據(jù)。此時， 例如在質(zhì)量低于閾值級的P條鏈路中，使用QPSK傳送數(shù)據(jù)，在質(zhì)量良好的M-p條鏈路中，使 用NQAM(N = 16,64等)傳送數(shù)據(jù)。在該情況下，中繼站RS可以按以下進(jìn)行乘法運(yùn)算。(1)使ρ個QPSK符號彼此相乘，生成1個新的QPSK符號。(2)使M-p個NQAM符號彼此相乘，生成1個新的NQAM符號。(3)使新的QPSK符號和新的NQAM符號彼此相乘，生成組播符號。該組播符號使用 NQAM進(jìn)行調(diào)制。接收組播符號的接收站例如利用迫零法來粗略檢測組播符號的信號點(diǎn)。接下來，通過進(jìn)行逆乘運(yùn)算，獲得對應(yīng)的數(shù)據(jù)位。然后，利用Turbo解碼來再現(xiàn)數(shù)據(jù)。另外，在上述的實(shí)施例中，示出了傳送無線信號的系統(tǒng)，然而本發(fā)明不限于此，在 有線系統(tǒng)中也能應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種網(wǎng)絡(luò)編碼方法，該網(wǎng)絡(luò)編碼方法用于在第1通信裝置與第2通信裝置之間經(jīng)由第3通信裝置傳送信號，該網(wǎng)絡(luò)編碼方法的特征在于，確定第1通信方式，該第1通信方式用于將從所述第2通信裝置接收到的第1數(shù)據(jù)傳送到所述第1通信裝置，確定第2通信方式，該第2通信方式用于將從所述第1通信裝置接收到的第2數(shù)據(jù)傳送到所述第2通信裝置，通過將第1符號串和第2符號串按每個符號相乘來生成組播信號，所述第1符號串是通過利用所述第1通信方式處理所述第1數(shù)據(jù)來獲得的，所述第2符號串是通過利用所述第2通信方式處理所述第2數(shù)據(jù)來獲得的，將所述組播信號從所述第3通信裝置發(fā)送到所述第1通信裝置和第2通信裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，所述第1通信方式是根據(jù)所述第1通信裝置與所述第3發(fā)送裝置之間的通信質(zhì)量來確 定的，所述第2通信方式是根據(jù)所述第2通信裝置與所述第3發(fā)送裝置之間的通信質(zhì)量來確 定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，所述第1通信方式和第2通信方 式中的至少一種是QPSK。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，所述第1通信方式是QPSK，所述 第2通信方式是16QAM或64QAM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，在所述第1通信方式和第2通信 方式均是16QAM的情況下，各16QAM符號分別被映射到2個QPSK符號中而相乘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，在所述第1通信方式和第2通信 方式均是64QAM的情況下，各64QAM符號分別被映射到3個QPSK符號中而相乘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，表示第1通信方式和第2通信方 式的信息被通知給所述第1通信裝置和第2通信裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，在所述第1通信裝置中，利用所 述第2數(shù)據(jù)由所述組播信號再現(xiàn)所述第1數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，利用迫零法由所述組播信號檢測符號，通過對檢測出的符號逆乘以所述第2數(shù)據(jù)的對應(yīng)的符號來再現(xiàn)數(shù)據(jù)位，利用Turbo解碼來對所再現(xiàn)的數(shù)據(jù)位進(jìn)行解碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)編碼方法，其特征在于，所述第1通信裝置是基站，所述 第2通信裝置是移動站，所述第3通信裝置是中繼站。
11.一種網(wǎng)絡(luò)編碼方法，該網(wǎng)絡(luò)編碼方法用于從發(fā)送裝置向多個接收裝置傳送信號，該 網(wǎng)絡(luò)編碼方法的特征在于，分別確定用于向各接收裝置傳送對應(yīng)的數(shù)據(jù)的通信方式，通過將多個符號串按每個符號相乘來生成組播信號，所述多個符號串是通過利用對應(yīng) 的通信方式處理應(yīng)分別向所述多個接收裝置傳送的數(shù)據(jù)來獲得的，向所述多個接收裝置發(fā)送所述組播信號。
12.—種網(wǎng)絡(luò)編碼裝置，該網(wǎng)絡(luò)編碼裝置對在第1通信裝置與第2通信裝置之間雙向傳 送的信號進(jìn)行中繼，該網(wǎng)絡(luò)編碼裝置具有確定單元，其確定第1通信方式，并確定第2通信方式，該第1通信方式用于將從所述 第2通信裝置接收到的第1數(shù)據(jù)傳送到所述第1通信裝置，該第2通信方式用于將從所述 第1通信裝置接收到的第2數(shù)據(jù)傳送到所述第2通信裝置；合成單元，其將第1符號串和第2符號串按每個符號相乘來生成組播信號，所述第1符 號串是通過利用所述第1通信方式處理所述第1數(shù)據(jù)來獲得的，所述第2符號串是通過利 用所述第2通信方式處理所述第2數(shù)據(jù)來獲得的；以及發(fā)送單元，其向所述第1和第2通信裝置發(fā)送所述組播信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)編碼裝置，其特征在于，所述確定單元根據(jù)所述第1通 信裝置與該網(wǎng)絡(luò)編碼裝置之間的通信質(zhì)量確定所述第1通信方式，并根據(jù)所述第2通信裝 置與該網(wǎng)絡(luò)編碼裝置之間的通信質(zhì)量確定所述第2通信方式。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的網(wǎng)絡(luò)編碼裝置，其特征在于， 該網(wǎng)絡(luò)編碼裝置還具有運(yùn)算單元，其對所述第1數(shù)據(jù)和所述第2數(shù)據(jù)按每個位進(jìn)行“異或”運(yùn)算，根據(jù)其運(yùn)算 結(jié)果生成輔組播信號；以及選擇單元，其選擇所述組播信號或所述輔組播信號中的一方，所述發(fā)送單元將由所述選擇單元選擇出的信號發(fā)送到所述第1通信裝置和第2通信裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的網(wǎng)絡(luò)編碼裝置，其特征在于，所述選擇單元選擇所述組播 信號或所述輔組播信號中的吞吐量高的一方。
全文摘要
本發(fā)明提供網(wǎng)絡(luò)編碼方法和網(wǎng)絡(luò)編碼裝置?；?BS)向中繼站(RS)發(fā)送下行鏈路數(shù)據(jù)。移動站(MS)向中繼站(MS)發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)。中繼站(MS)確定用于將上行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送到基站(BS)的第1調(diào)制方式，并確定用于將下行鏈路數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站(MS)的第2調(diào)制方式。中繼站(RS)將利用第1調(diào)制方式獲得的符號串和利用第2調(diào)制方式獲得的符號串按每個符號彼此相乘，將該乘法結(jié)果組播到基站(BS)和移動站。
文檔編號H04B7/15GK101843008SQ20078010130
公開日2010年9月22日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者東充宏, 吳建明, 大渕一央, 田中良紀(jì), 谷口智彥 申請人:富士通株式會社