專利名稱：聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通訊技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用戶協(xié)作方法，尤其涉及一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道 編碼的用戶協(xié)作方法。
背景技術(shù)：
用戶協(xié)作中繼和網(wǎng)絡(luò)編碼是目前未來移動通信技術(shù)中比較熱門的研究領(lǐng)域。如何把網(wǎng)絡(luò) 編碼應(yīng)用于用戶協(xié)作場景得到切實可行的方案、進(jìn)一步挖掘空間分集增益目前仍然是一個未 解決的問題。
分集技術(shù)能夠提高無線衰落信道的有效信噪比(SNR)[請參閱文獻(xiàn)1《Microwave Mobile Communications, W. C. Jakes, Ed.， Wiley, New York, 1974.》]。"用戶協(xié)作"的概念早已提出，它 通過移動用戶互相作為對方的中繼、轉(zhuǎn)發(fā)對方的信息來獲得上行傳輸分集[請參閱文獻(xiàn)2《A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang， "User cooperation diversity—Part I: System description," IEEE Trans. Co謡un.， vol. 51, pp.1927—1938， Nov. 2003.》及文獻(xiàn)3《A. Sendonaris, E. Erkip, and B. Aazhang, "User cooperation diversity-Part II: Implementation aspects and performance analysis," IEEE Trans. Commun.， vol. 51， pp. 1939—1948, Nov. 2003》]。特別是當(dāng)移動終端由于 尺寸、成本或其他約束而不能夠支持多天線的情況下，"用戶協(xié)作"則為多天線技術(shù)提供了一 種分布式的實現(xiàn)方案。目前用戶協(xié)作由于能夠獲得空間分集而獲得越來越多的關(guān)注，已經(jīng)提 出了各種用戶協(xié)作的不同實現(xiàn)方案，例如簡單的重復(fù)中繼[請參閱文獻(xiàn)4《J. N. Lanem叫G. W. Womdl， and D. N. C. Tse, "An efficient protocol for realizing cooperative diversity in wireless networks," in Proc. IEEE ISIT， 2001, p. 294.》]，用戶編碼協(xié)作[請參閱文獻(xiàn)5《T. E. Hunter and A. Nosratinia， "Cooperation diversity through coding," in Proc. Int. Symp. Inform. Theory, Laussane, Switzerland, 2002， p. 220.》]，分布式空時塊碼[請參閱文獻(xiàn)6《Mohammad Janani, Ahmadreza Hedayat， Todd E. Hunter, and Aria Nosratinia, "Coded Cooperation in Wireless Communications: Space-Time Transmission and Iterative Decoding", IEEE Trans .on signal processing, vol. 52， no. 2, Feb. 2004.》]等等。然而目前的方案仍然沒有充分挖掘空間分集增益，并且現(xiàn)有的方案有一個 共同的缺陷就是引入了額外的協(xié)作時隙，從而增加了端到端時延，降低了效率。
文獻(xiàn)7《R. Ahlswede, N. Cai, S-Y. R. Li, and R. W. Yeung. Network Information Flow.正EE Trans, on Information Theory, 46(4): 1204-1216, July 2000.》提出一個全新的網(wǎng)絡(luò)編碼的概念用于增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。網(wǎng)絡(luò)編碼的基本思想是網(wǎng)絡(luò)中一段傳輸鏈路的中間節(jié)點除了基本的路 由功能外還允許對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行額外的操作后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這一概念首先是在有線網(wǎng)絡(luò)中 提出的，對于無線衰落信道中如何把網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)目前正在引起廣泛的興趣。 以下通過列舉現(xiàn)有的技術(shù)方案，介紹現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
用戶協(xié)作的場景如圖1所示兩個用戶(UE)都有上行數(shù)據(jù)要傳輸給基站(BS)，它們 相互之間的距離比它們各自到BS的距離要近，而兩個UE各自至lj BS的距離可以相等也可以 不等。
文獻(xiàn)5《T. E. Hunter and A. Nosratinia， "Cooperation diversity through coding," in Proc. Int. Symp. Inform. Theory, Laussane, Switzerland, 2002, p. 220.》提出一種編碼協(xié)作的方案。編碼協(xié) 作通過一個用戶向BS發(fā)送自己的信道編碼數(shù)據(jù)，另一個用戶接收譯碼后重新對前一用戶的信 息進(jìn)行信道編碼并優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)前一用戶未發(fā)送過的冗余信息給BS，反之亦然。最后BS把接收 到的來自兩個獨立衰落信道的屬于同一用戶的信道編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行合并后譯碼，得到兩個用戶 的信息。為了簡單起見，這里假設(shè)采用時分雙工(TDD)方式并且兩個用戶的數(shù)據(jù)是時分復(fù) 用(TDM)的，于是得到圖2的兩個用戶發(fā)射機(jī)制圖。
圖2為編碼協(xié)作方案的發(fā)射機(jī)制圖，圖2中S代表信道編碼后得到的系統(tǒng)位(即信息比 特)，P代表信道編碼后得到的校驗位(即校驗比特)。下標(biāo)表示用戶編號，括號中的數(shù)字表示 數(shù)據(jù)塊編號。上標(biāo)的單引號表示該用戶轉(zhuǎn)發(fā)的它的伙伴用戶(即與所述用戶協(xié)作的用戶)傳 輸數(shù)據(jù)中被打孔的校驗位(增加冗余的編碼協(xié)作)。BS收到兩個用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，把屬于 同一用戶的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，例如圖2中的Sl(l)、 Pl(l)和Pl(l)'合并譯碼的到UEl的第一 個數(shù)據(jù)包，S2(l)、 P2(1)和P2(1)'合并譯碼的到UE2的第一個數(shù)據(jù)包，往后同理類推。
文獻(xiàn)6[Mohammad Janani, Ahmadreza Hedayat， Todd E. Hunter, and Aria Nosratinia, "Coded Cooperation in Wireless Communications: Space-Time Transmission and Iterative Decoding", IEEE Trans .on signal processing, vol. 52， no. 2， Feb. 2004.]中借用了傳統(tǒng)的空時編碼的概念用于編碼 協(xié)作系統(tǒng)，空時編碼協(xié)作的發(fā)射機(jī)制圖如圖3所示。
不同于文獻(xiàn)5中的編碼協(xié)作機(jī)制中兩個用戶在協(xié)作階段各自分別傳輸其伙伴用戶的數(shù)據(jù)， 空時編碼協(xié)作方案在空時編碼協(xié)作階段，兩個用戶按照空時編碼的方式同時傳輸經(jīng)過空時編 碼的自己的和對方的數(shù)據(jù)。例如圖3中，在協(xié)作時隙，UE1與UE2先用空時編碼同時傳輸U(kuò)E2 的冗余信息P2(1)'，再用空時編碼同時傳輸U(kuò)E1的冗余信息P1(1)'。 BS收到來自兩個用戶的 數(shù)據(jù)后，先用空時碼檢測算法分別檢測出UE1和UE2的冗余信息P2(1)'和P1(1)'，然后把屬 于同一個用戶的數(shù)據(jù)合并后進(jìn)行譯碼，即把Sl(l)、 P1(1)和P1(1)'合并譯碼的到UE1的第一個數(shù)據(jù)包，S2(l)、 P2(1)和P2(1)，合并譯碼的到UE2的第一個數(shù)據(jù)包。往后同理類推。
從上述兩個方案的描述可以看出現(xiàn)有的方案都需要一個額外的時隙作為協(xié)作階段，從而 導(dǎo)致了額外的時延開銷，降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，通 過聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的概念用于實現(xiàn)用戶協(xié)作，從而能夠減小協(xié)作時延和進(jìn)一步改善 頻譜效率等性能。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，所述用戶擁有至少一個伙伴用戶；各用 戶把自己的信息及其各伙伴用戶的信息串接在一起形成一個更長的信息序列；對該序列進(jìn)行 信道編碼并廣播該編碼后的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼；基站根據(jù)用戶廣播的原數(shù)據(jù)及聯(lián)合網(wǎng) 絡(luò)-信道編碼后的數(shù)據(jù)、通過聯(lián)合迭代譯碼獲取用戶的信息。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法包括如下步驟
步驟A、在第一個階段，每個用戶分別各自廣播自己的數(shù)據(jù)，基站接收各用戶數(shù)據(jù)，所 述伙伴用戶分別接收所述用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；
步驟B、用戶譯碼解出其伙伴用戶的數(shù)據(jù)，該用戶將各伙伴用戶的數(shù)據(jù)與自己的數(shù)據(jù)串 接在一起作為一個整體的聯(lián)合數(shù)據(jù)，然后對該整體的聯(lián)合數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；用戶以此實現(xiàn) 對其數(shù)據(jù)及其各伙伴用戶數(shù)據(jù)的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)和信道編碼；
步驟C、在第二個階段，所述各用戶把所述聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)和信道編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；
步驟D、基站在第一個階段收到每個用戶的數(shù)據(jù)，在第二個階段收到每個用戶轉(zhuǎn)發(fā)的聯(lián) 合網(wǎng)絡(luò)和信道編碼后的數(shù)據(jù)；
步驟E、基站利用步驟D中數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系對這些收到的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合迭代譯碼， 獲得用戶的信息。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述用戶及其伙伴用戶的數(shù)據(jù)被分為若干數(shù)據(jù)塊，上述步 驟A至步驟E執(zhí)行一次獲得用戶及其各伙伴用戶中的一個數(shù)據(jù)塊。 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟B包括
用戶UE(i)擁有n個伙伴用戶；用戶UE(i)譯碼解出各伙伴用戶的信息序列，UE(i)將各伙 伴用戶的信息比特與自己的信息比特串接在一起得到一個ii+l倍長度的信息序列；串接后的 信息序列送入信道編碼器，編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校驗比特記作P。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟C包括用戶校驗比特P采用空時編碼的方式同 時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，供基站接收。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟D包括基站在第一個階段收到用戶的信息比特 及校驗比特、該用戶伙伴用戶的信息比特及校驗比特、在第二個階段收到空時編碼的校驗比 特P。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟E包括基站首先進(jìn)行空時碼的檢測得到校驗比 特P，而后對所述各數(shù)據(jù)分別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，譯碼解出兩個用戶信息中該數(shù)據(jù)塊的信息。 優(yōu)選地，所述聯(lián)合迭代譯碼選擇軟輸入軟輸出子碼譯碼，并在子碼譯碼器之間相互傳遞軟信 息構(gòu)成聯(lián)合迭代。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，用戶UE(i)、 UE(j)互為伙伴用戶；獲得用戶及其各伙伴用戶
中的一個數(shù)據(jù)塊的方法包括如下步驟
步驟A1、在第一個階段，用戶UE(i)、 UE(j)分別各自廣播自己的數(shù)據(jù)，包括信息比特和 校驗比特Si(k)及Pi(k) 、 Sj(k)及Pj(k)，，基站接收各用戶數(shù)據(jù)，用戶UE(i)、 UE(j)分別接收對 方傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；
步驟Bl、用戶UE(i)譯碼解出UE(j)的信息序列，UE(i)將UE(j怖信息比特Sj(k)與自己的 信息比特Si(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列；串接后的信息序列送入信道編碼器，
編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校驗位記作Pij(k);
其中，i、 j為用戶編號，k為數(shù)據(jù)塊編號；
用戶UE(j)譯碼解出UE(i)的信息序列，將自己的信息比特Sj(k)與UE(i)的信息比特Si(k)
串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列送入信道編碼器，編碼后得到的校驗比特進(jìn)行同樣
的打孔得到同樣的Pij(k)。
步驟C1、用戶UE(i)和UE(j)對Pij(k)采用空時編碼的方式同時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，供基站接收。
步驟D1、基站收到Si(k)及Pi(k)、 Sj(k及Pj(k)、空時編碼的Pij(k)。
步驟E1、基站首先進(jìn)行空時碼的檢測得到Pij(k),而后對所述三份數(shù)據(jù)分別進(jìn)行聯(lián)合迭代
譯碼，譯碼解出兩個用戶信息中該數(shù)據(jù)塊的信息。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，用戶UE(i)、 UE(j)互為伙伴用戶；所述方法包括如下步驟 步驟l、起始階段，用戶UE(i)把自己的信息比特Si(l)進(jìn)行信道編碼，得到校驗比特按照
資源塊長度進(jìn)行打孔后記作Pi(l)，然后UE(i)廣播其數(shù)據(jù)信息比特Si(l)和校驗比特Pi(l);基
站及用戶UE(j)接收上述數(shù)據(jù)；其中，i、 j為用戶編號；步驟2、 UE(j)通過信道譯碼解出UE(i)的信息比特，UE(j)把UE(i)的信息比特Si(k)與自己 的信息比特Sj(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列；這個串接后的信息序列送入信道 編碼器編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校驗比特記 作Pji(k)，然后UE(j)把自己的信息比特Sj(k)和網(wǎng)絡(luò)編碼得到的校驗比特Pji(k)—起作為它要傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行廣播；基站及UE(i)同時接收；其中，k表示數(shù)據(jù)塊，其初始值為h
步驟3、 UE(i)收到上述數(shù)據(jù)包，由于UE(i)知道自己的信息比特Si(k)，所以它能夠利用已 知的信息對接收到的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼數(shù)據(jù)Sj(k)+Pji(k)進(jìn)行譯碼解出UE(j)的信息比特Sj(k); 然后UE(i)采取與上述UE(j)類似的操作，把UE(j)的信息比特Sj(k)和自己新的信息比特Si(k+1) 串接在一起后送入信道編碼器，得到聯(lián)合編碼的校驗比特打孔后記作Pij(k十l);然后UE(i)把 自己的信息比特Si(k+1)和聯(lián)合編碼得到的校驗比特Pij(k+1)—起作為其要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行廣 播；基站及UE(j)同時接收；
步驟4、當(dāng)基站收到頭兩個數(shù)據(jù)包，即Si(k)+Pi(k)和Sj(k)+Pji(k)時，基站對兩個數(shù)據(jù)包 分別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，最后解出Si(k);當(dāng)基站收到新的數(shù)據(jù)包Si(k+1)+Pij(k+1)，基站就把 其與之前收到的數(shù)據(jù)包Sj(k)+Pji(k)分別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，最后解出Sj(k);
步驟5、而后，UE(j)和UE(i)交替進(jìn)行步驟2、步驟3、步驟4的操作；上述步驟每經(jīng)過
一次，k遞增l;基站每次都把新收到的數(shù)據(jù)包與前一次收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，解
出前一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中包含的信息。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，由于網(wǎng)絡(luò)編 碼把若干個伙伴用戶的信息比特聯(lián)合在一起，所以協(xié)作階段只要占用傳統(tǒng)的空時編碼協(xié)作方 案的一半時隙，從而減小了端到端時延，提高了傳輸效率。


圖為用戶協(xié)作系統(tǒng)的場景示意圖。
圖2為編碼協(xié)作方案的發(fā)射機(jī)制圖。
圖3為空時編碼協(xié)作的發(fā)射機(jī)制圖。
圖4為實施例一中協(xié)作機(jī)制示意圖。
圖5為實施例一中UE1采用的串接方式示意圖。
圖6為實施例一中UE2采用的串接方式示意圖。
圖7為實施例二中協(xié)作機(jī)制示意圖。
圖8為實施例二中采用的串接方式示意圖。圖9為仿真曲線圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。 實施例一
本發(fā)明揭示了一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，所述用戶擁有至少一個伙 伴用戶；各用戶把自己的信息及其各伙伴用戶的信息串接在一起形成一個更長的信息序列； 對該序列進(jìn)行信道編碼并廣播該編碼后的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼；基站根據(jù)用戶廣播的原 數(shù)據(jù)及聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼后的數(shù)據(jù)、通過聯(lián)合迭代譯碼獲取用戶的信息。
所述用戶及其伙伴用戶的數(shù)據(jù)被分為若干數(shù)據(jù)塊。所述協(xié)作用戶的數(shù)量可以為1個或多 個，本實施例以一個為例做介紹。
請參閱圖4至圖6，用戶UE1、 UE2為伙伴用戶，本發(fā)明的具體步驟如下
1、 起始階段，UE1把自己的信息比特Sl(l)進(jìn)行信道編碼，得到校驗比特按照資源塊長 度進(jìn)行打孔后記作Pl(l)，然后UE1廣播它自己的數(shù)據(jù)信息比特S1(1)和校驗比特P1(1);基 站BS和UE2同時接收所述數(shù)據(jù)。
2、 UE2通過信道譯碼解出UE1的信息比特，UE2把UE1的信息比特Sl(k)與自己的信息 比特S2(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列(把兩個用戶的數(shù)據(jù)串接在一起實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 編碼的方式參見圖5)。該串接后的信息序列送入信道編碼器(例如RSC碼、Turbo碼等)編 碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校驗位記作P21(k)， 然后UE2把自己的信息比特S2(k)和網(wǎng)絡(luò)編碼得到的校驗位P21(k)—起作為它要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn) 行廣播。BS和UEI同時接收該數(shù)據(jù)。其中，k表示數(shù)據(jù)塊，其初始值為l，而后每循環(huán)一次 k的值加l，直至所有數(shù)據(jù)塊的均被計算得出。
3、 UE1收到上述數(shù)據(jù)包，由于UE1知道自己的信息比特Sl(k)，所以它能夠利用已知的 信息對接收到的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼數(shù)據(jù)S2(k)+P21(k)進(jìn)行譯碼解出UE2的信息比特S2(k)。 然后UE1采取與上述UE2類似的操作，把UE2的信息比特S2(k)和自己新的信息比特Sl(k+1) 串接在一起后送入信道編碼器，得到聯(lián)合編碼的校驗比特打孔后記作P12(k+l)。然后UE1把 自己的信息比特Sl(k+1)和聯(lián)合編碼得到的校驗位P12(k+1)—起作為它要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行廣 播。BS和UE2同時接收。
4、 當(dāng)BS收到頭兩個數(shù)據(jù)包，即Sl(k)+Pl(k)和S2(k)+P21(k)時，BS對這兩個數(shù)據(jù)包分別進(jìn)行軟輸入軟輸出(SISO)子碼譯碼，并在兩個子碼譯碼器之間相互傳遞軟信息進(jìn)行聯(lián)合迭 代，最后解出Sl(k)。當(dāng)BS收到新的數(shù)據(jù)包Sl(k+l)十P12(k+l),它就把它與之前收到的數(shù)據(jù) 包S2(k)+P21(k)分別進(jìn)行SISO子碼譯碼，并在兩個子碼譯碼器之間相互傳遞軟信息進(jìn)行聯(lián)合 迭代，最后解出S2(k)。同理類推，BS每次都把新收到的數(shù)據(jù)包與前一次收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行 聯(lián)合迭代譯碼，解出前一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中包含的信息。BS如何進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼的方法有 多種，并不在本發(fā)明要求限定的范圍。
5、而后，UE2和UE1在步驟2、步驟3、步驟4中的操作交替進(jìn)行；執(zhí)行一次獲得用戶 及其各伙伴用戶中的一個數(shù)據(jù)塊，直至所有數(shù)據(jù)塊的均被計算得出。
綜上所述，方案一中的協(xié)作階段并不占用額外的時隙，從而可以減小端到端的傳輸時延， 提高傳輸效率。
實施例二
本實施例中，獲得用戶及其各伙伴用戶中的一個數(shù)據(jù)塊的方法包括如下步驟
步驟A、在第一個階段，每個用戶分別各自廣播自己的數(shù)據(jù)，基站接收各用戶數(shù)據(jù)，所 述伙伴用戶分別接收所述用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
步驟B、用戶UE(i)擁有n個伙伴用戶；用戶UE(i)譯碼解出各伙伴用戶的信息序列，UE(i) 將各伙伴用戶的信息比特與自己的信息比特串接在一起得到一個n+l倍長度的信息序列；串 接后的信息序列送入信道編碼器，編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行 打孔，打孔后的校驗比特記作P。
步驟C、在第二個階段，用戶校驗比特P采用空時編碼的方式同時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，供基站接收。
步驟D、基站在第一個階段收到每個用戶的數(shù)據(jù)(包括用戶的信息比特及校驗比特、伙 伴用戶的信息比特及校驗比特)，在第二個階段收到每個用戶轉(zhuǎn)發(fā)的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼后的數(shù) 據(jù)(即空時編碼的校驗比特P)。
步驟E、基站利用步驟D中數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系對這些收到的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合迭代譯碼， 獲得用戶的信息。具體為基站首先進(jìn)行空時碼的檢測得到校驗比特P,而后對所述各數(shù)據(jù)分 別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，譯碼解出兩個用戶信息中該數(shù)據(jù)塊的信息。優(yōu)選地，所述聯(lián)合迭代譯 碼選擇軟輸入軟輸出子碼譯碼，并在子碼譯碼器之間相互傳遞軟信息構(gòu)成聯(lián)合迭代。
請參閱圖7、圖8，以下以用戶擁有一個伙伴用戶為例做介紹，其他情形可根據(jù)本實施例 推知。本實施例中，聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法包括如下步驟步驟Al、 UE1和UE2分別廣播各自的編碼數(shù)據(jù)，包括信息比特和校驗比特Sl(k)+Pl(k)、 S2(k)+P2(k); BS接收來自兩個UE的數(shù)據(jù)，同時兩個UE都分別接收對方傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。.
歩驟Bl、當(dāng)UE1譯碼解出UE2的信息序列，UE1將UE2的信息比特S2(k)與自己的信 息比特Sl(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列(把兩個用戶的信息比特串接在一起實 現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼的方式參見圖7)。這個串接后的信息序列送入信道編碼器，編碼后得到的校驗比 特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校驗位記作P12(k)。 UE2也將自己的信 息比特S2(k)與UEl的信息比特Sl(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列送入信道編碼 器,編碼后的到的校驗比特進(jìn)行能夠同樣的打孔得到同樣的P12(k)。然后UEl和UE2對P12(k) 采用空時編碼的方式同時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；BS進(jìn)行接收。其中，k表示數(shù)據(jù)塊，其初始值為1，而 后每循環(huán)一次k的值加l，直至所有數(shù)據(jù)塊的均被計算得出。
步驟C1、當(dāng)BS收到Sl(k)+Pl(k), S2(k)+P2(k)和空時編碼的P12(k)，它首先進(jìn)行空時碼 的檢測得到P12(k)，然后對這三份數(shù)據(jù)分別進(jìn)行SISO子碼譯碼，并在子碼譯碼器之間相互傳 遞軟信息構(gòu)成聯(lián)合迭代，譯碼解出兩個用戶的信息。以后每個數(shù)據(jù)塊都進(jìn)行類似的操作。BS 如何實現(xiàn)聯(lián)合迭代譯碼的方法有多種，不在本發(fā)明要求限定的范圍。
步驟D1、上述步驟A1、 Bl、 Cl三個步驟交替進(jìn)行。
由于網(wǎng)絡(luò)編碼把兩個用戶的信息比特聯(lián)合在一起，所以協(xié)作階段只要占用傳統(tǒng)的空時編 碼協(xié)作方案的一半時隙，從而減小了端到端時延，提高了傳輸效率。
實施例三——兩實施例比較
按照上述兩個實施例進(jìn)行的鏈路仿真，參數(shù)如表l所示。
比較的方案無用戶協(xié)作
傳統(tǒng)編碼協(xié)作
傳統(tǒng)空時編碼協(xié)作
聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼協(xié)作(方案一)
眹合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼空時協(xié)作(方案二)
調(diào)制方式BPSK
信道質(zhì)量兩用戶之間的信噪比等于用戶到BS信噪比加 9dB UE1到BS的信噪比等于UE2到BS的信噪比
信道模型瑞利塊衰落信道每個用戶數(shù)據(jù)塊碼長K1000
每個時隙可傳輸符號數(shù)2000
信道編碼方案一中采用RSC 其它方案采用Turbo碼
表1.仿真參數(shù)l
仿真結(jié)果請參閱圖9，由圖9可知本發(fā)明提出的方案在信噪比較高的區(qū)域比傳統(tǒng)的方案具 有更高的頻譜效率。上述各方案的時延比較如表2所示(不考慮混合自動請求重傳(HARQ) 的時延)
傳統(tǒng)編碼協(xié)作傳統(tǒng)空時編碼 協(xié)作聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼 協(xié)作(方案一)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼 空時協(xié)作(方案二)
每個數(shù)據(jù)包傳 輸所需時隙數(shù)1.51.511.25
表2.各方案時延比較
由上表可見，本發(fā)明提出的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼能夠有效減小數(shù)據(jù)包傳輸時延。 本發(fā)明存在的一個缺點是BS的譯碼復(fù)雜度比傳統(tǒng)方案要高，因為要進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼。 但是BS的復(fù)雜度并無特別限制，所以本發(fā)明的方案的缺點并不明顯。
這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這 里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替 換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本 質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其他元件、材料和部 件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其他變形 和改變。
如，協(xié)作用戶的數(shù)量可以為1個或多個，多個協(xié)作用戶的方案本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù) 上述實施例的描述獲得，在此不做贅述。
權(quán)利要求
1、一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，所述用戶擁有至少一個伙伴用戶；其特征在于各用戶把自己的信息及其各伙伴用戶的信息串接在一起形成一個更長的信息序列；對該序列進(jìn)行信道編碼并廣播該編碼后的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼；基站根據(jù)用戶廣播的原數(shù)據(jù)及聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼后的數(shù)據(jù)、通過聯(lián)合迭代譯碼獲取用戶的信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述方法包括如下步驟-步驟A、在第一個階段，每個用戶分別各自廣播自己的數(shù)據(jù)，基站接收各用戶數(shù)據(jù)， 所述伙伴用戶分別接收所述用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；步驟B、用戶譯碼解出其伙伴用戶的數(shù)據(jù)，該用戶將各伙伴用戶的數(shù)據(jù)與自己的數(shù)據(jù) 串接在一起作為一個整體的聯(lián)合數(shù)據(jù)，然后對該整體的聯(lián)合數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；用戶以此 實現(xiàn)對其數(shù)據(jù)及其各伙伴用戶數(shù)據(jù)的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)和信道編碼；步驟C、在第二個階段，所述各用戶把所述聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)和信道編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；步驟D、基站在第一個階段收到每個用戶的數(shù)據(jù)，在第二個階段收到每個用戶轉(zhuǎn)發(fā)的 聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)和信道編碼后的數(shù)據(jù)；步驟E、基站利用步驟D中數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系對這些收到的數(shù)據(jù)采用聯(lián)合迭代譯碼， 獲得用戶的信息。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述用戶及其伙伴用戶的數(shù)據(jù)被分為 若干數(shù)據(jù)塊，上述步驟A至步驟E執(zhí)行一次獲得用戶及其各伙伴用戶中的一個數(shù)據(jù)塊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述步驟B包括用戶UE(i)擁有n個伙伴用戶；用戶UE(i)譯碼解出各伙伴用戶的信息序列，UE(i)將各 伙伴用戶的信息比特與自己的信息比特串接在一起得到一個n+l倍長度的信息序列；串接 后的信息序列送入信道編碼器，編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行 打孔，打孔后的校驗比特記作P。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述步驟C包括用戶校驗比特P采用空時編碼的方式同時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，供基站接收。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述步驟D包括基站在第一個階段 收到用戶的信息比特及校驗比特、該用戶伙伴用戶的信息比特及校驗比特、在第二個階段 收到空時編碼的校驗比特P。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述步驟E包括基站首先進(jìn)行空時 碼的檢測得到校驗比特P，而后對所述各數(shù)據(jù)分別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，譯碼解出兩個用戶 信息中該數(shù)據(jù)塊的信息。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述聯(lián)合迭代譯碼選擇軟輸入軟輸出 子碼譯碼，并在子碼譯碼器之間相互傳遞軟信息構(gòu)成聯(lián)合迭代。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于用戶UE(i)、 UE(j)互為伙伴用戶； 獲得用戶及其各伙伴用戶中的一個數(shù)據(jù)塊的方法包括如下步驟步驟A1、在第一個階段，用戶UE(i)、 UE(j)分別各自廣播自己的數(shù)據(jù)，包括信息比特 和校驗比特Si(k)及Pi(k) 、 Sj(k)及Pj(k)，基站接收各用戶數(shù)據(jù)，用戶UE(i)、 UE(j)分別接 收對方傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；步驟Bl、用戶UE(i)譯碼解出UE(j)的信息序列，UE(i)將UE(j)的信息比特S」(k)與自 己的信息比特Si(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列；串接后的信息序列送入信道 編碼器，編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校驗位 記作Pij(k);其中，i、 j為用戶編號，k為數(shù)據(jù)塊編號；用戶UE(j)譯碼解出UE(i)的信息序列，將自己的信息比特Sj(k)與UE(i)的信息比特 Si(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列送入信道編碼器，編碼后得到的校驗比特 進(jìn)行同樣的打孔得到同樣的Py(k)。步驟Cl 、用戶UE(i)和UE(j)對Pij(k)采用空時編碼的方式同時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，供基站接收。 步驟D1、基站收到Si(k)及Pi(k)、 Sj(k)及Pj(k)、空時編碼的Pij(k)。 歩驟E1、基站首先進(jìn)行空時碼的檢測得到Pij(k)，而后對所述各數(shù)據(jù)分別進(jìn)行聯(lián)合迭 代譯碼，譯碼解出兩個用戶信息中該數(shù)據(jù)塊的信息。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于用戶UE(i)、 UE(j)互為伙伴 用戶；所述方法包括如下步驟步驟l、起始階段，用戶UE(i)把自己的信息比特Si(l)進(jìn)行信道編碼，得到校驗比特 按照資源塊長度進(jìn)行打孔后記作Pi(l)，然后UE(i)廣播其數(shù)據(jù)信息比特Si(l沐校驗比特 Pi(l);基站及用戶UE(j)接收上述數(shù)據(jù)；其中，i、 j為用戶編號；步驟2、 UE())通過信道譯碼解出UE(i)的信息比特，UE(j)把UE(i)的信息比特Si(k)與 自己的信息比特Sj(k)串接在一起得到一個兩倍長度的信息序列；這個串接后的信息序列送 入信道編碼器編碼后得到的校驗比特將根據(jù)資源塊所能容納的長度進(jìn)行打孔，打孔后的校 驗比特記作Pji(k)，然后UE(j)把自己的信息比特Sj(k)和網(wǎng)絡(luò)編碼得到的校驗比特Pji(k)— 起作為它要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行廣播；基站及UE(i)同時接收；其中，k表示數(shù)據(jù)塊，其初始值 為l;步驟3、 UE(i)收到上述數(shù)據(jù)包，由于UE(i)知道自己的信息比特Si(k)，所以它能夠利用己知的信息對接收到的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)-信道編碼數(shù)據(jù)Sj(k)+Pji(k)進(jìn)行譯碼解出UE(j)的信息比 特Sj(k);然后UE(i)采取與上述UE(D類似的操作，把UE(j)的信息比特Sj(k)和自己新的信 息比特Si(k+1)串接在一起后送入信道編碼器，得到聯(lián)合編碼的校驗比特打孔后記作 Pij(k+1);然后UE(i)把自己的信息比特Si(k+1)和聯(lián)合編碼得到的校驗比特Pij(k+1)—起作 為其要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行廣播；基站及UE(j)同時接收；步驟4、當(dāng)基站收到頭兩個數(shù)據(jù)包，艮卩Si(k)+Pi(k)和Sj(k)+Pji(k)時，基站對兩個數(shù) 據(jù)包分別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，最后解出Si(k);當(dāng)基站收到新的數(shù)據(jù)包Si(k+1)+Pij(k+1)， 基站就把其與之前收到的數(shù)據(jù)包Sj(k)+Pji(k)分別進(jìn)行聯(lián)合迭代譯碼，最后解出Sj(k);步驟5、而后，UE(j)和UE(i)交替進(jìn)行步驟2、步驟3、步驟4的操作；上述步驟每經(jīng) 過一次，k遞增1;基站每次都把新收到的數(shù)據(jù)包與前一次收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行聯(lián)合迭代譯 碼，解出前一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中包含的信息。
11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的用戶協(xié)作方法，其特征在于所述步驟5中聯(lián)合迭代譯碼選擇軟輸入軟輸出子碼譯碼，并在兩個子碼譯碼器之間相互傳遞軟信息進(jìn)行聯(lián)合迭代。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，所述用戶擁有至少一個伙伴用戶；各用戶把自己的信息及其各伙伴用戶的信息串接在一起形成一個更長的信息序列；對該序列進(jìn)行信道編碼并廣播該編碼后的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼；基站根據(jù)用戶廣播的原數(shù)據(jù)及聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼后的數(shù)據(jù)、通過聯(lián)合迭代譯碼獲取用戶的信息。本發(fā)明聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編碼的用戶協(xié)作方法，由于網(wǎng)絡(luò)編碼把若干個伙伴用戶的信息比特聯(lián)合在一起，所以協(xié)作階段只要占用傳統(tǒng)的空時編碼協(xié)作方案的一半時隙，從而減小了端到端時延，提高了傳輸效率。
文檔編號H04W84/18GK101448337SQ20081020335
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者婷 周, 景 徐, 芳 王, 王海峰 申請人:上海無線通信研究中心