專利名稱：使用至少一個(gè)中繼器在至少兩個(gè)發(fā)射器及至少一個(gè)接收器之間傳輸數(shù)字信號(hào)的方法及對(duì) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)從至少兩個(gè)發(fā)射器傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)接收器。更具體來 說，本發(fā)明涉及改進(jìn)此數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，特別是改進(jìn)接收器中的錯(cuò)誤校正解碼性能。本發(fā)明特別可應(yīng)用于但并非專用于通過無線或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，例如用于實(shí)時(shí) 應(yīng)用。
背景技術(shù)：
這些無線或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正在尋找容量、可靠性、消耗等方面的顯著增益。不同于地面 通信線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸信道被認(rèn)為較為困難，且導(dǎo)致傳輸可靠性相對(duì)普 通。近些年來，在編碼及調(diào)制領(lǐng)域已發(fā)生了重要進(jìn)步，特別是關(guān)于消耗及容量。實(shí)際上，在 若干發(fā)射器/接收器共享相同資源(時(shí)間、頻率及空間資源)的無線網(wǎng)絡(luò)中，必須盡可能降 低發(fā)送功率。為了使通信可靠，一般使用的技術(shù)是ARQ(自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求)技術(shù)，其中如果接收器 檢測(cè)到存在錯(cuò)誤則重新傳輸信息。這項(xiàng)技術(shù)需要錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制及專用于信令的信道。其主 要缺點(diǎn)是其增加了傳輸時(shí)間，且因此基本上與實(shí)時(shí)應(yīng)用(例如電話)不兼容。此外，例如傳 感器網(wǎng)絡(luò)或者還有將電視信號(hào)廣播到移動(dòng)單元的新出現(xiàn)的應(yīng)用遇到了復(fù)雜性及/或消耗 的約束，所述約束與這些解決方案不兼容。第二種更近期的方法依靠中繼器來改進(jìn)傳輸效率。中繼器可“解碼且轉(zhuǎn)發(fā)”流，或 者“放大且轉(zhuǎn)發(fā)”所接收的信號(hào)。最后，有人提議將這項(xiàng)中繼器技術(shù)與稱為“網(wǎng)絡(luò)編碼”的技術(shù)組合。例如S ·楊 (S. Yang)與R·科特(R. Koetter)的“經(jīng)由噪聲中繼器的網(wǎng)絡(luò)編碼一種置信傳播方 法，，("Network Coding over a Noisy Relay :a Belief Propagation Approach，，，，Proc· IEEE ISIT' 07，法國(guó)尼斯，2007年6月)描述了這種方法。中繼器將分別由兩個(gè)來源發(fā)送的 兩個(gè)所接收的代碼字解碼，接著計(jì)算并傳輸所述兩個(gè)代碼字的逐位總和模數(shù)2的對(duì)數(shù)似然 比(LLR)。因此，所述接收器具有三個(gè)可用的觀測(cè)值兩個(gè)來源及LLR。這個(gè)解決方案具有若 干缺點(diǎn)其對(duì)于中繼器中的錯(cuò)誤高度敏感，且首先必須針對(duì)來源所發(fā)送的流的每一位以足 夠的精確度(至少四個(gè)位)在中繼器與接收器之間傳輸LLR的模擬值，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量有損 害。S.張、Y.朱、S.-C.劉及 K·本·勒泰福(S. Zhang, Y. Zhu, S. -C. Liew, K. Ben Letaief) 的“無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)編碼及信道解碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)”(“Joint Design of Network Coding and Channel Decoding for Wireless Networks", Proc.IEEE WCNC' 07,H 779-784 M, 2007年3月11日到15日)提議了類似的方法。然而，作者雖然已研究了中繼器的復(fù)雜度 的降低，卻未涉及接收器的解碼。在這些不同的情況下，解碼較為困難，且沒有用于接收器中的處理的簡(jiǎn)單且高效 的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提議一種用于在至少兩個(gè)發(fā)射器與至少一個(gè)接收器之間傳輸數(shù)字信號(hào)的 實(shí)施至少兩個(gè)代碼的連接的方法，其包括-第一編碼步驟，其在所述發(fā)射器中遞送至少兩個(gè)第一代碼字；-用于發(fā)送所述第一代碼字的第一步驟；-用于在至少一個(gè)中繼裝置中接收所述第一代碼字中的稱為中間代碼字的至少兩 者的步驟；_用于將所述中間代碼字的位中的至少一部分交錯(cuò)并遞送經(jīng)交錯(cuò)的位的步驟；-用于在所述中繼器中對(duì)所述經(jīng)交錯(cuò)的位進(jìn)行編碼并考慮到所述中間代碼字而遞 送至少一個(gè)第二代碼字的第二步驟；-用于借助于所述中繼裝置發(fā)送所述第二代碼字的第二步驟，以便能在所述接收器中考慮到所述第一代碼字且接著考慮到由所述第二代碼字 形成的冗余而執(zhí)行迭代解碼?？商貏e通過至少兩個(gè)不同的傳輸信道來實(shí)施第一發(fā)送步驟，以便提高差異性。這 些信道可例如因?yàn)橐韵率聦?shí)而不同發(fā)射器不同，所述至少兩個(gè)發(fā)射器中的至少一者實(shí)施 若干發(fā)送天線，中繼器實(shí)施若干接收器天線或者還有所述至少兩個(gè)發(fā)射器及/或所述中繼 器包括用以隨時(shí)間經(jīng)過而獲得傳輸信道的變動(dòng)的構(gòu)件(例如用于應(yīng)用可變延遲的構(gòu)件)。因此，本發(fā)明特別依賴于引入中繼裝置中的交錯(cuò)或編碼，從而使得所有分散的發(fā) 射器能夠得益于渦輪代碼的編碼增益。編碼可特別為中繼器接收到的中間代碼字中的至少 兩者的逐位組合。實(shí)際上，本發(fā)明的方法可實(shí)現(xiàn)在接收器中實(shí)施迭代解碼(其依賴于在中 繼器中產(chǎn)生的冗余)，卻不必在發(fā)射器中實(shí)施渦輪編碼。這種方法與典型渦輪編碼操作相比還減少了編碼延遲(渦輪編碼操作將在每一 發(fā)射器中實(shí)施，且將不與實(shí)時(shí)應(yīng)用兼容)，同時(shí)簡(jiǎn)化了這些發(fā)射器的處理及復(fù)雜度。換句話說，本發(fā)明依賴于一種新穎的方法，提議錯(cuò)誤校正代碼在網(wǎng)絡(luò)上的分布，或 者渦輪編碼在網(wǎng)絡(luò)上的分布。依據(jù)交錯(cuò)類型、編碼類型、發(fā)射器及中繼器(其可級(jí)聯(lián))的數(shù)目、代碼的連接(并 聯(lián)、串聯(lián)或任何方式)，可設(shè)想實(shí)施方案的許多替代實(shí)施例。根據(jù)第一實(shí)施例，所述交錯(cuò)步驟實(shí)施偽隨機(jī)交錯(cuò)。在第二實(shí)施例中，此交錯(cuò)步驟實(shí)施乘積代碼的行/列矩陣。在此情況下，所述第一代碼字可包含行信息位及行冗余位，且所述第二代碼字根 據(jù)列冗余位形成冗余代碼字，從而能在所述接收器中建立乘積代碼矩陣。因此，我們?cè)诮邮掌髦芯哂谐朔e代碼，可例如使用用于塊代碼的蔡斯_派帝亞 (Chase-Pyndiah)算法或任何其它適于所考慮的代碼的解碼方法來以迭代方式對(duì)所述乘積 代碼進(jìn)行解碼。所述第一及第二發(fā)送步驟可實(shí)施時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)或頻分多址(FDMA)技術(shù)及 /或碼分多址(CDMA)技術(shù)或任何其它用于分離接收器中的不同貢獻(xiàn)的多址技術(shù)。在第一種方法中，所述用于在中繼器中接收的步驟實(shí)施對(duì)于在中繼器中接收到的 每一位的值的硬決策，以便形成所述中間代碼字。這種方法實(shí)施起來簡(jiǎn)單且快速。
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根據(jù)第二種方法，所述用于在所述中繼裝置中的一者中接收的步驟實(shí)施用于為在 所述中繼裝置中接收到的每一位的值設(shè)立閾值及遞送設(shè)立閾值后的數(shù)據(jù)的子步驟，以及用 于校正所述設(shè)立閾值后的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤以形成所述中間代碼字的子步驟。根據(jù)第三種方法，所述用于在所述中繼裝置中的一者中接收的步驟之后是對(duì)在所 述中繼器中接收到的每一位的軟值進(jìn)行軟解碼以形成所述中間代碼字的步驟。在此情況下，所述軟解碼步驟可特別實(shí)施搜索使均方錯(cuò)誤對(duì)接收到的軟值最小化 的代碼字的步驟。這提供的效率大于第一種方法，因?yàn)槠錅p少了中繼器中的錯(cuò)誤的數(shù)目。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括用于在中繼器中向所述第二代碼 字的所述位中的至少一者指派一條關(guān)于可靠性的信息的步驟。因此可通過引入加權(quán)操作來進(jìn)一步改進(jìn)解碼質(zhì)量。所述一條關(guān)于可靠性的信息可特別地包括至少一個(gè)指示至少一個(gè)低可靠性位在 所述第二代碼字中的位置的信令位。如已說明，本發(fā)明可用許多類型的代碼來實(shí)施。所述第一編碼步驟及/或所述第 二編碼步驟可實(shí)施例如屬于包括以下代碼的群組的線性代碼-卷積代碼；-BCH 代碼；-RS 代碼；-渦輪代碼；- 二進(jìn)制或非二進(jìn)制LDPC代碼；_奇偶校驗(yàn)碼。在至少一個(gè)特定實(shí)施例中，至少一個(gè)第一中繼裝置接收由第二中繼裝置發(fā)送的至 少一個(gè)中間代碼字。換句話說，可將中繼裝置級(jí)聯(lián)。更一般來說，可設(shè)想許多用于組合發(fā)射器與中繼器 以便改進(jìn)解碼質(zhì)量的布置(如果必要，在時(shí)間及/或在空間上可變)。本發(fā)明還涉及可從通信網(wǎng)絡(luò)下載及/或記錄在計(jì)算機(jī)可讀載體上及/或可由處理 器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于實(shí)施上文所述的傳輸方法的程序代碼指令。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施這種方法的中繼裝置。此方法特別包括-用于接收由至少兩個(gè)發(fā)射器裝置及/或至少一個(gè)其它中繼裝置發(fā)出的至少兩個(gè) 中間代碼字的構(gòu)件；-用于將所述中間代碼字的位中的至少一部分交錯(cuò)并遞送經(jīng)交錯(cuò)的位的構(gòu)件；-用于對(duì)所述經(jīng)交錯(cuò)的位進(jìn)行編碼以便考慮到所述中間代碼字而形成至少一個(gè)第 二代碼字的構(gòu)件；_用于發(fā)送所述第二代碼字的構(gòu)件。


從以下對(duì)特定實(shí)施例的描述將出現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例的其它特征及優(yōu)點(diǎn)，所述說明 是借助于說明性且非窮盡的實(shí)例且通過附圖提供的，附圖中-圖1是實(shí)施本發(fā)明的方法的傳輸系統(tǒng)的第一實(shí)例；
-圖2是在圖1的系統(tǒng)中實(shí)施的傳輸方法的簡(jiǎn)化流程圖；-圖3說明在一個(gè)特定實(shí)施例中通過本發(fā)明獲得的乘積代碼；-圖4描述根據(jù)本發(fā)明的中繼裝置中存在的主要資源；-圖5呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的具有四個(gè)發(fā)射器、一個(gè)中繼器及一個(gè)接收器的系統(tǒng)的第 二實(shí)例；-圖6A到圖6D說明使用圖5的系統(tǒng)獲得的性能；-圖7呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的具有三個(gè)發(fā)射器、兩個(gè)中繼器及一個(gè)接收器的系統(tǒng)的第 三實(shí)例；-圖8說明使用圖7的系統(tǒng)、使用不同類型的編碼獲得的錯(cuò)誤率對(duì)信噪比；-圖9展示在特定網(wǎng)絡(luò)中的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第四實(shí)例。
具體實(shí)施例方式1. 一般要點(diǎn)因此，本發(fā)明提議一種使用中繼裝置(或中繼器)來改進(jìn)傳輸質(zhì)量同時(shí)實(shí)現(xiàn)接收 器中的簡(jiǎn)單且高效的解碼的新穎方法。為此目的，中繼器接收由發(fā)射器(或其中的至少一些發(fā)射器)產(chǎn)生的代碼字(或 其中的至少一些代碼字)，并隨接收到的代碼字而產(chǎn)生至少一個(gè)額外代碼字。將這些代碼字 傳輸?shù)浇邮掌?，接收器根?jù)已知的方法的迭代解碼來總體上處理從發(fā)射器及中繼器接收到 的所有代碼字。根據(jù)不同實(shí)施例，可僅存在具有一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)送天線的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射 器。在大多情況下，中繼器(及接收器)可接收通過不同的傳輸信道傳輸?shù)拇a字。因此，每一中繼裝置提供冗余代碼字，所述冗余代碼字會(huì)改進(jìn)解碼。通過對(duì)接收到 的代碼字應(yīng)用交錯(cuò)及對(duì)經(jīng)交錯(cuò)的位進(jìn)行編碼來形成這些冗余代碼字。在本發(fā)明的一種所關(guān) 注的方法中，通過將接收到的代碼字放置在矩陣的行中且通過對(duì)此矩陣的列進(jìn)行編碼來獲 得交錯(cuò)。接著，所述列冗余位可形成額外代碼字，將在接收器中將所述額外代碼字解碼成典 型的乘積代碼。根據(jù)這種方法，從接收器側(cè)看，執(zhí)行對(duì)代碼的一系列連接。還可通過不處理對(duì)應(yīng)于 冗余位的列來執(zhí)行并聯(lián)連接。還可應(yīng)用任何未指定的交錯(cuò)，例如偽隨機(jī)交錯(cuò)，且如果必要，可應(yīng)用隨時(shí)間可變的 交錯(cuò)(于是，將必須計(jì)劃信令以通知接收器所實(shí)施的交錯(cuò))。在位經(jīng)受新的編碼之前，通過設(shè)立閾值或者在硬模式或軟模式下(在交錯(cuò)前或在 交錯(cuò)后)對(duì)接收到的位進(jìn)行解碼。軟解碼可例如實(shí)施對(duì)使均方錯(cuò)誤對(duì)接收到的值最小化的 代碼字的搜索。在此情況下，可使關(guān)于信任或可靠性的一條信息與經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。確 切地說，其可為指示至少一個(gè)低可靠性位在第二代碼字中的一者中的位置的信令位?？稍诎l(fā)射器及中繼器中使用許多類型的代碼，前提是其是線性代碼。這些代碼可 特別是-卷積代碼；-BCH 代碼；-RS 代碼；
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-渦輪代碼；- 二進(jìn)制或非二進(jìn)制LDPC代碼；_奇偶校驗(yàn)碼。可在這些發(fā)射器及中繼器中使用相同代碼或不同代碼。使用一種多址方法來使接收器能夠獨(dú)立地接收不同的代碼字。下文中我們考慮實(shí) 施時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)。然而，頻分多址(FDMA)技術(shù)或碼分多址(CDMA)技術(shù)以及(按照 情況)其組合也是可能的。2.第一實(shí)施例2. 1 原理在圖1說明的簡(jiǎn)單的傳輸系統(tǒng)的情況下，實(shí)施兩個(gè)發(fā)射器T1、T2，一個(gè)中繼器R及 一個(gè)接收器BS (在所實(shí)施的實(shí)例中是基站)，中繼器接收Cl及C2且遞送序列C' 3。因此，基站具有可用的三個(gè)代碼字或序列Cl、C2及C' 3，基站可根據(jù)迭代解碼方 法對(duì)其進(jìn)行解碼。在圖2中以簡(jiǎn)化形式說明所實(shí)施的方法。每一發(fā)射器發(fā)送(21，22) —個(gè)代碼字Cl、C2。依據(jù)實(shí)施例，當(dāng)然可使得發(fā)射器同 時(shí)發(fā)送若干代碼字，必要時(shí)以不同的位速率且/或隨時(shí)間可變地發(fā)送。同樣，在此情況下， 優(yōu)選地實(shí)施自適應(yīng)信令。中繼器接收(23)這些代碼字，且應(yīng)用對(duì)觀測(cè)值的逐位設(shè)立閾值，從而提供C' 1及 C' 2?？勺⒁獾?，C' I及C' 2未必是初始代碼字，這可能是因?yàn)榇嬖阱e(cuò)誤。將這些中間代碼字交錯(cuò)(24)，且對(duì)經(jīng)交錯(cuò)的多條數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼(25)，從而提供 C' 3。如上文所指示，交錯(cuò)24可特別由在矩陣的行中進(jìn)行寫入的操作組成，且必須將編碼 25應(yīng)用于矩陣的列。于是，我們獲得如圖3中說明的一般化形式的乘積代碼，其具有nl個(gè)列及n2個(gè) 行。其具有k2個(gè)行，各自對(duì)應(yīng)于從發(fā)射器接收到的一代碼字，且各包括kl個(gè)信息位及nl-kl 個(gè)冗余或奇偶校驗(yàn)行位。其余的n2_k2個(gè)行是冗余代碼字，其建立在中繼器中且對(duì)應(yīng)于列奇偶校驗(yàn)位。必須注意，在建立乘積代碼的此實(shí)施例中，編碼25可對(duì)應(yīng)于C' I及C' 2的逐位 總和模數(shù)2以形成C' 3。中繼器接著將二進(jìn)制序列C' 3傳輸(26)到基站BS。圖4中說明此中繼器的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。其包括用于接收由發(fā)射器發(fā)送的代碼 字的構(gòu)件41，及用于對(duì)這些代碼字進(jìn)行解碼以恢復(fù)經(jīng)解碼的位的構(gòu)件42。解碼構(gòu)件包括通 過設(shè)立閾值進(jìn)行硬決策的構(gòu)件421，且必要時(shí)包括使硬決策中的信任值相關(guān)聯(lián)的軟決策構(gòu) 件 422。中間方法可由對(duì)中繼器中的設(shè)立閾值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤校正(硬解碼)以形成所 述中間代碼字組成。如果在物理層上方進(jìn)行中繼器中的編碼，那么不存在軟決策，但可通過 硬解碼操作來改進(jìn)性能對(duì)閾值設(shè)立。接著，例如在矩陣43 (其被逐列讀取)中逐行地對(duì)經(jīng)解碼的位進(jìn)行交錯(cuò)。通過編 碼構(gòu)件44來確定一個(gè)或一個(gè)以上冗余代碼字，所述編碼構(gòu)件44使一個(gè)或一個(gè)以上奇偶校 驗(yàn)位與每一列相關(guān)聯(lián)。
因此形成冗余代碼字，且接著將其發(fā)送(45)到接收器。因此，此基站BS接收Cl、C2及C' 3的觀測(cè)值。其必須根據(jù)Cl、C2及C' 3的觀 測(cè)值來對(duì)Cl、C2進(jìn)行解碼?？煽闯觯珻l、C2及C' 3形成乘積代碼，可通過如下文詳細(xì)描述的渦輪解碼來對(duì)其 進(jìn)行解碼(27)。2. 2渦輪解碼C ·貝魯(C. Berrou)與A ·格萊維歐克斯(A. Glavieux)特別在“接近香農(nóng)限值錯(cuò) 誤校正編碼及角軍碼潤(rùn)輪代碼(1) ” (Near Shannon limit error-correcting coding and decoding :Turbo_codes (1)，IEEE 國(guó)際通信會(huì)議，ICC' 93，第 1064-1071 頁，2/3 卷，1993 年 5月)中提出的渦輪代碼依賴于借助于非統(tǒng)一交錯(cuò)并聯(lián)連接的兩個(gè)遞歸系統(tǒng)性卷積代碼的 實(shí)施。解碼例如是使用外來信息的軟輸入軟輸出(SISO)迭代解碼。R ·派帝亞(Pyndiah)已展示可根據(jù)塊代碼來調(diào)適渦輪代碼。這種方法在于借助 于統(tǒng)一的行/列交錯(cuò)來串聯(lián)連接兩個(gè)塊代碼。這項(xiàng)技術(shù)稱為乘積代碼(參見P ·埃利阿斯 (P. Elias)的“無錯(cuò)誤編碼”，(“Error-free coding”IRE信息理論學(xué)報(bào)(IRE Trans, on Inf. Theory).第29-37頁，第IT-4卷，1954年9月))。解碼還可實(shí)施軟輸入軟輸出(SISO)迭 代解碼，其使用例如在“乘積代碼的接近最優(yōu)解碼塊渦輪代碼”(Near optimum decoding of product codes :block turbo-codes，IEEE 通信學(xué)報(bào)，第 46 卷，第 8 期，1998 年 8 月)中 描述的蔡斯-派帝亞(Chase-Pyndiah)算法?？上氲?，乘積代碼的實(shí)施方案可采用圖3說明的nl個(gè)行及n2個(gè)列的矩陣的形式。 于是通過以下方式獲得乘積代碼-使用參數(shù)行代碼(nl，kl，δ1)對(duì)k2個(gè)第一行的信息位進(jìn)行編碼；-使用參數(shù)列代碼(n2，k2，δ2)對(duì)nl個(gè)列進(jìn)行編碼。所述n2個(gè)行及nl個(gè)列分別形成代碼C1、C2的代碼字。對(duì)應(yīng)乘積代碼的參數(shù)是(N =nl*n2，K = kl*k2，Δ = δ 1* δ 2)。此代碼具有最小距離，所述最小距離非常大。這些 代碼可能全部是系統(tǒng)性線性塊代碼，例如BCH代碼(如在上文提到的“乘積代碼的接近最優(yōu) 解碼塊渦輪代碼” 一文中提議的)，且更確切地說是例如卷積代碼、格雷(Golay)代碼、奇 偶校驗(yàn)碼等的線性代碼的任何組合。借助于蔡斯_派帝亞算法對(duì)所述行及列進(jìn)行連續(xù)解碼。在圖1的實(shí)施例的情況下，認(rèn)為兩個(gè)終端Tl及Τ2正在使用相同代碼(n，k，δ )， 且認(rèn)為代碼字是借助于BSPK (二進(jìn)制相移鍵控)調(diào)制在AWGN(加性高斯白噪聲)信道中傳 輸?shù)?。終端Tl傳輸代碼字Cl，且終端Τ2傳輸代碼字C2。中繼器R接收對(duì)應(yīng)信號(hào)，且遞 送估計(jì)C' 1及C' 2。此估計(jì)例如在硬決策的情況下是通過對(duì)解調(diào)器的輸出端處的對(duì)數(shù)似 然比(LLR)進(jìn)行閾值設(shè)立而獲得的。還可對(duì)每一代碼字的LLR值執(zhí)行錯(cuò)誤校正軟解碼。中繼器R接著對(duì)C' 1及C' 2進(jìn)行逐位組合，從而提供代碼字C' 3，所述代碼字 C' 3被傳輸?shù)交綛S，基站BS履行權(quán)利要求中所理解的接收器的功能。我們可以這樣寫Ci =CieEiC'2 = 02ΦΕ2
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其中El及E2是在對(duì)Cl及C2的估計(jì)期間引入到中繼器中的錯(cuò)誤。于是可將C' 3寫為c'3 = C’1 十C’2 = Cl 十 El 十 C2 十 E2 = C3 十 E其中C3是通過Cl與C2的線性組合獲得的代碼字，且E是對(duì)應(yīng)于El及E2的線性 組合的錯(cuò)誤。于是，基站BS接收分別對(duì)應(yīng)于Cl、C2及C' 3的三個(gè)信號(hào)。在此基站中，根據(jù)本 發(fā)明，將把這些信號(hào)解碼為乘積代碼。接著將序列C1、C2及C' 3放置在3*n的矩陣中，以 分別形成這些序列的三個(gè)行；Cl = (C11，C;，...’<)C2 = (c,2,C22,...,Cn2)C'3 = (C13,C23,..,Cw3)如果錯(cuò)誤E是空值(即，如果中繼器尚未引入任何錯(cuò)誤)，則此矩陣是乘積代碼。如果錯(cuò)誤E是非空值的，則所述至少兩個(gè)發(fā)射器中的一者將發(fā)送帶有錯(cuò)誤的代碼 字。可認(rèn)為接收到的矩陣是乘積代碼字，其包括由傳輸(所述至少兩個(gè)發(fā)射器中的一者對(duì) 中繼器的傳輸及/或從中繼器到基站的傳輸)引入的錯(cuò)誤，引入到中繼器中的錯(cuò)誤可能會(huì) 被添加到所述錯(cuò)誤中。在后一種情況下，來自中繼器的位的可靠性不高(具有高可靠性的錯(cuò)誤位)，且 這對(duì)解碼器的性能造成損害。塊渦輪代碼在此情形下具有重要優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠浔认惹暗姆桨?(例如具有并聯(lián)連接的RSC卷積代碼)要穩(wěn)健的多。實(shí)際上，與塊代碼不同的是，RSC代碼 針對(duì)輸入端處的一個(gè)隔離的錯(cuò)誤產(chǎn)生長(zhǎng)的錯(cuò)誤序列。此外，與乘積代碼不同的是，在并聯(lián) 連接的情況下，冗余位并未得益于外來信息。在迭代解碼期間，可校正在中繼器中產(chǎn)生的錯(cuò) 誤，因此限制引入的損壞。此矩陣的行是塊代碼(n，k，δ)的代碼字，且列是奇偶校驗(yàn)碼(3，2，2)的代碼字。 因此，可根據(jù)蔡斯-派帝亞算法或任何其它適當(dāng)方法來以迭代方式對(duì)此乘積代碼進(jìn)行解碼。注意，在使用分布式信道編碼的無線網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)本發(fā)明的此方法提供類似于渦 輪代碼性能的性能。3.第二實(shí)施例圖5說明本發(fā)明的實(shí)施方案的一實(shí)例，其具有四個(gè)發(fā)射器、一個(gè)中繼器及一個(gè)接 收器。圖6Α到圖6D呈現(xiàn)針對(duì)此類系統(tǒng)獲得的模擬結(jié)果。因此，我們考慮這樣的情況其中四個(gè)終端Τ1、Τ2、Τ3及Τ4正在使用中繼器R對(duì)基 站BS (如權(quán)利要求中理解為接收器)進(jìn)行發(fā)送。終端發(fā)送BCH代碼(64，51，6)的代碼字， 且中繼器R對(duì)四個(gè)接收到的代碼字Cl到C4進(jìn)行線性組合，且用與上文指示的相同的方式 發(fā)送第五代碼字C' 5。基站執(zhí)行對(duì)于對(duì)應(yīng)乘積代碼(BCH(64，51，6) *奇偶校驗(yàn)(5，4，2))的迭代解碼，所 述乘積代碼具有最小距離12。將信噪比SNRi界定為接收到的每個(gè)位(數(shù)據(jù)位或奇偶校驗(yàn)位)的能量除以單個(gè) 邊帶噪聲的功率頻譜。SNRl對(duì)應(yīng)于終端與基站之間的鏈路，SNR2對(duì)應(yīng)于終端與中繼器之間 的鏈路，且SNR3對(duì)應(yīng)于中繼器與基站之間的鏈路。對(duì)于圖6Α的模擬，已確定以下結(jié)果
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SNR2 = SNRl+3dBSNR3 = SNRl，這是實(shí)際的，因?yàn)橹欣^器放置在終端與基站之間。圖6A說明BER (位錯(cuò)誤率-指數(shù)B)及FER (幀錯(cuò)誤率-指數(shù)F)對(duì)SNRl。說明了 三種情形，分別對(duì)應(yīng)于-無中繼的解碼，其中基站只處理由終端傳輸?shù)乃膫€(gè)BCH代碼字曲線61B、61F;-在中繼器中使用LLR值進(jìn)行硬決策解碼曲線62B、62F；-在中繼器中基于LLR值進(jìn)行軟決策解碼曲線63B、63F。自然，使用此最后指出的方法獲得最佳結(jié)果。于是，使用BCH乘積代碼(64，51，6)* 奇偶校驗(yàn)(5，4，2)獲得與解碼64B、64F的塊渦輪解碼類型的性能類似的性能，其中每一終 端將實(shí)施一乘積代碼，從而引入與實(shí)時(shí)應(yīng)用不兼容的大量編碼延遲。因此，本發(fā)明使得可能獲得類似于使用渦輪代碼獲得的解碼的高效解碼，卻不必 在終端中實(shí)施此渦輪代碼。進(jìn)一步可僅通過使用硬決策來簡(jiǎn)化中繼器中的處理。性能方面的損失仍然較低， 在位錯(cuò)誤率BER為10_5的情況下大約為0. 5dB。圖6B展示當(dāng)終端及中繼器使用的代碼為BCH(64，51，6)代碼時(shí)的性能特性，此 時(shí)SNR2 = SNRl+6dBSNR3 = SNR1。曲線分別呈現(xiàn)-無中繼的解碼65B、65F；-使用硬決策的中繼器66B、66F；-使用軟決策的中繼器67B、67F-用于比較的渦輪解碼68B、68F。可注意到，在位錯(cuò)誤率BER為10_5的情況下獲得大于4dB的增益，且中繼器中的硬 解碼與軟解碼之間的差異較低，在0.2dB的范圍內(nèi)。這是因?yàn)橹欣^器引入非常少的錯(cuò)誤。圖6C說明在硬決策的情況下根據(jù)SNR2及SNR3的不同值的錯(cuò)誤率對(duì)SNRl?？勺?意到，SNR2的增加使接收器中的性能提高，因?yàn)橹欣^器引入的錯(cuò)誤較少。因?yàn)楸景l(fā)明的緣 故，所有發(fā)射器均得益于信噪比SNR3。曲線分別呈現(xiàn)以下內(nèi)容-69B，69F :SNR2 = SNRl+6dB, SNR3 = SNRl ；-610B，610F :SNR2 = SNRl+6dB, SNR3 = SNRl+3dB ；-611B，61 IF :SNR2 = SNRl+8dB, SNR3 = SNRl ；-612B，612F :SNR2 = SNRl+8dB, SNR3 = SNRl+3dB。由此可了解到基站可對(duì)中繼器的功率進(jìn)行調(diào)適以控制基站中的錯(cuò)誤率。圖6D展示中繼器中增益變化類似于軟決策的情況。然而，基站中的性能看起來與 SNR2無關(guān)，因?yàn)橐坏㏒NR2大于6dB則中繼器中沒有錯(cuò)誤。曲線分別展示-613B，613F :SNR2 = SNRl+6dB, SNR3 = SNRl ；
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-614B，614F :SNR2 = SNRl+6dB, SNR3 = SNRl+3dB ；-615B，615F :SNR2 = SNRl+8dB, SNR3 = SNRl ；-616B，616F :SNR2 = SNRl+8dB, SNR3 = SNRl+3dB。4.分布式錯(cuò)誤校正編碼上文所述的方法當(dāng)然可經(jīng)一般化，從而形成所謂的分布式錯(cuò)誤校正編碼或渦輪網(wǎng)
絡(luò)編碼。在TDMA分布的情況下，每一終端或更一般來說每一發(fā)射器可在每一時(shí)隙中傳輸 例如BCH(n，k，δ)類型的代碼字。必要時(shí)終端數(shù)目可隨時(shí)間而變化，不同終端發(fā)送的代碼字的數(shù)目也可隨時(shí)間而變 化，代碼字?jǐn)?shù)目可根據(jù)終端而不同。在η個(gè)時(shí)隙形成的給定幀中，終端使用k個(gè)時(shí)隙，且因 此發(fā)送k個(gè)代碼字。中繼器R接收并估計(jì)這k個(gè)代碼字，并將估計(jì)放置在k*n矩陣中。其接著使用第 二 BCH(n，k，δ)代碼對(duì)此矩陣中的列進(jìn)行編碼，并傳輸以此方式形成的n-k個(gè)冗余代碼字?；净蚋话銇碚f接收器以信噪比SNRl接收所述k個(gè)代碼字，且以信噪比SNR3 接收所述n-k個(gè)冗余代碼字。5.若干中繼器的實(shí)施方案的實(shí)例本發(fā)明當(dāng)然可應(yīng)用于如圖7中說明的實(shí)施若干中繼器的情況。此實(shí)施例提供朝基 站(接收器)發(fā)送的三個(gè)終端Tl、T2及T3以及兩個(gè)中繼器Rl及R2。每一終端發(fā)送一代碼字Ci (i = 1到3)。中繼器Rl接收Cl及C2，且中繼器R2接 收C2及C3。中繼器實(shí)施硬決策，且分別遞送C' 4及C' 5?；綛S因此接收C1、C2、C3、C' 4及C' 5，且根據(jù)由以下奇偶校驗(yàn)等式定義的行 及塊代碼(5，3)來執(zhí)行對(duì)代碼字BCH (n，k，δ)形成的乘積代碼的迭代解碼C4 = C1 C2C5 = C2 十 C3此代碼具有最小距離2，且由8個(gè)代碼字構(gòu)成。因此，軟輸入及軟輸出解碼非常容 易實(shí)施。圖8說明當(dāng)SNR3 = SNRl時(shí)在由終端傳輸?shù)拇a字BCH(32，21，6)的情況下隨信 噪比SNR2而變的錯(cuò)誤率。曲線分別呈現(xiàn)；-無中繼的解碼81B、81F；-根據(jù)本發(fā)明的在SNR2= SNRl+3dB且SNR3 = SNRl的情況下的解碼82B、82F ；-根據(jù)本發(fā)明的在SNR2= SNRl+6dB且SNR3 = SNRl的情況下的解碼83B、83F ；-用于比較的渦輪解碼84B、84F。當(dāng)SNR2 = SNRl+6dB時(shí)，性能類似于渦輪解碼的性能。6. “特定”局域網(wǎng)本發(fā)明還可如圖9中說明例如在特定局域網(wǎng)中實(shí)施。此網(wǎng)絡(luò)可例如是新出現(xiàn)的網(wǎng) 絡(luò)，對(duì)于所述網(wǎng)絡(luò)，人們?cè)噲D改進(jìn)效率并限制傳輸延遲。終端Tl到T4及T/R在定界的區(qū)域中分布。將終端T/R中的一者選為中繼器(其 也可為專用中繼器)。每一終端Tl到T4發(fā)送代碼字Cl到C4，中繼器T/R對(duì)所述代碼字進(jìn) 行解碼及處理，從而發(fā)送代碼字C' 5，代碼字C' 5是四個(gè)代碼字Cl到C4的線性組合。每
12一終端對(duì)所有代碼字(除了其自身已發(fā)送的代碼字)進(jìn)行解調(diào)，并對(duì)由五個(gè)代碼字形成的 矩陣執(zhí)行渦輪解碼。7.使用兩個(gè)閾值可不在中繼器中僅使用一個(gè)閾值，而是在中繼器中使用兩個(gè)閾值+S及-S。在此情 況下，如果LLR的值低于S的絕對(duì)值，那么可通過考慮忽視LLR的值來改進(jìn)處理。如果LLR 的值高于S的絕對(duì)值，那么進(jìn)行硬決策。根據(jù)第一種方法，可計(jì)劃中繼器將通過信令信道傳輸識(shí)別代碼字中不重要的位的 信息。如果參與奇偶校驗(yàn)等式的位與低于S的可靠性相關(guān)聯(lián)，那么宣稱此奇偶校驗(yàn)位不可罪。根據(jù)第二種方法，中繼器借助于三種狀態(tài){_1，0，1}來傳輸數(shù)據(jù)。最后指出的這種 方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外帶寬或特殊信令，并且減少了每個(gè)信息位的平均能量。相比之下， 這種方法需要假設(shè)發(fā)射器中將有微小的改動(dòng)，且接收器要考慮到這三個(gè)組。8. 一般化及變化形式本發(fā)明代表現(xiàn)有技術(shù)的重大突破。通過在中繼器中引入編碼操作，其使得可向所 有分散的發(fā)射器提供渦輪代碼的編碼增益的益處。其開放了許多前景_可在發(fā)射器中使用不同類型的代碼，前提是所述代碼是線性的(卷積、BCH、RS、 渦輪代碼、LDPC等)；-在中繼器處，用于對(duì)列進(jìn)行編碼的奇偶校驗(yàn)碼可由任何線性代碼(卷積、BCH、 RS、渦輪代碼、LDPC等)取代；_在中繼器處，可設(shè)想三種選項(xiàng)在接收時(shí)進(jìn)行編碼且進(jìn)行或不進(jìn)行錯(cuò)誤校正，或 者在中繼器級(jí)進(jìn)行編碼而不進(jìn)行校正，且傳輸信令位以指示低可靠性奇偶校驗(yàn)位的位置；_可設(shè)想若干編碼層。雖然所描述的實(shí)施例依賴于行/列交錯(cuò)，但在終端中可使用其它類型的交錯(cuò)(例 如用于渦輪編碼的類型的交錯(cuò))。中繼器可傳輸所有或一部分冗余信息(且例如僅傳輸與信息位的列相關(guān)聯(lián)的冗 余)。本發(fā)明當(dāng)然可擴(kuò)展以產(chǎn)生具有三個(gè)尺寸或更多尺寸的乘積代碼。
權(quán)利要求
一種用于在至少兩個(gè)發(fā)射器與至少一個(gè)接收器之間傳輸數(shù)字信號(hào)的方法，實(shí)施至少兩個(gè)代碼的連接，其特征在于所述方法包括第一編碼步驟，在所述發(fā)射器中遞送至少兩個(gè)第一代碼字；用于發(fā)送所述第一代碼字的第一步驟；用于在至少一個(gè)中繼裝置中接收至少兩個(gè)稱為中間代碼字的第一代碼字的步驟；用于將所述中間代碼字的位中的至少一部分交錯(cuò)并遞送經(jīng)交錯(cuò)的位的步驟；用于在所述中繼器中對(duì)所述經(jīng)交錯(cuò)的位進(jìn)行編碼并考慮到所述中間代碼字而遞送至少一個(gè)第二代碼字的第二步驟；用于借助于所述中繼裝置發(fā)送所述第二代碼字的第二步驟，以便能在所述接收器中考慮到所述第一代碼字及由所述第二代碼字形成的冗余而執(zhí)行迭代解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述交錯(cuò)步驟實(shí)施偽隨機(jī)交錯(cuò)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述交錯(cuò)步驟實(shí)施乘積代碼的行/列矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述第一代碼字可包含行信息位及行冗余 位，且所述第二代碼字根據(jù)列冗余位形成冗余代碼字，從而能在所述接收器中建立乘積代 碼矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述第一及第二發(fā)送 步驟實(shí)施時(shí)分多址(TDMA)技術(shù)、頻分多址(FDMA)技術(shù)及/或碼分多址(CDMA)技術(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述用于在所述中繼 裝置中的一者中接收的步驟對(duì)于在中繼器中接收到的每一位的值實(shí)施硬決策，從而形成所 述中間代碼字。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述用于在所述中繼 裝置中的一者中接收的步驟實(shí)施用于為在所述中繼裝置中接收到的每一位的值設(shè)立閾值 及遞送設(shè)立閾值后的數(shù)據(jù)的子步驟，以及用于校正所述設(shè)立閾值后的數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤以形成所 述中間代碼字的子步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述用于在所述中繼 裝置中的一者中接收的步驟之后是根據(jù)在所述中繼器中接收到的每一位的軟值進(jìn)行軟解 碼以形成所述中間代碼字的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述軟解碼步驟實(shí)施搜索使均方錯(cuò)誤對(duì)接 收到的所述軟值最小化的代碼字的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述方法包括用于在 中繼裝置中向所述第二代碼字的所述位中的至少一者指派一條關(guān)于可靠性的信息的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述關(guān)于可靠性的信息包括至少一個(gè)指 示至少一個(gè)低可靠性位在所述第二代碼字中的位置的信令位。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述第一編碼步驟 及/或所述第二編碼步驟實(shí)施屬于包括以下代碼的群組的線性代碼卷積代碼；BCH代碼；RS代碼；渦輪代碼；二進(jìn)制或非二進(jìn)制LDPC代碼；奇偶校驗(yàn)碼。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于至少一個(gè)第一中繼 裝置接收由第二中繼裝置發(fā)送的至少一個(gè)中間代碼字。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其可從通信網(wǎng)絡(luò)下載及/或記錄在計(jì)算機(jī)可讀載體上及/或 可由處理器執(zhí)行，其特征在于所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1到12中至 少一個(gè)權(quán)利要求所述的傳輸方法的程序代碼指令。
15.用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一權(quán)利要求所述的方法的中繼裝置，其特征在 于所述中繼裝置包括用于接收由至少兩個(gè)發(fā)射器裝置及/或至少一個(gè)其它中繼裝置發(fā)出的至少兩個(gè)中間 代碼字的構(gòu)件；用于將所述中間代碼字的位中的至少一部分交錯(cuò)并遞送經(jīng)交錯(cuò)的位的構(gòu)件；用于對(duì)所述經(jīng)交錯(cuò)的位進(jìn)行編碼以便考慮到所述中間代碼字而形成至少一個(gè)第二代 碼字的構(gòu)件；用于發(fā)送所述第二代碼字的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在至少兩個(gè)發(fā)射器與至少一個(gè)接收器之間傳輸數(shù)字信號(hào)的方法，實(shí)施至少兩個(gè)代碼的連接，其特征在于所述方法包括第一編碼步驟，在所述發(fā)射器中輸出至少兩個(gè)第一代碼字；發(fā)送所述第一代碼字的第一發(fā)送步驟，通過至少兩個(gè)獨(dú)特的發(fā)送信道；在至少一個(gè)中繼裝置中接收至少兩個(gè)稱為中間代碼字的第一代碼字的步驟；將所述中間代碼字的位中至少一部分交錯(cuò)并輸出交錯(cuò)位的步驟；在所述中繼器中對(duì)所述交錯(cuò)位編碼并考慮到所述中間代碼字而輸出至少一個(gè)第二代碼字的第二步驟；通過所述中繼裝置發(fā)送所述第二代碼字的第二步驟，以便在所述接收器中考慮到所述第一代碼字和所述第二代碼字形成的冗余而執(zhí)行迭代解碼。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101981849SQ200980110941
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者卡琳恩·愛梅絲, 安德魯·卡貝特, 弗雷德里克·吉?jiǎng)诘? 拉梅什·派迪安 申請(qǐng)人:法國(guó)電信公司;電信學(xué)院/布列塔尼電信