用于針對(duì)具有多個(gè)動(dòng)態(tài)半雙工中繼器的marc系統(tǒng)發(fā)射數(shù)字信號(hào)的方法、相應(yīng)的程序產(chǎn)品 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由半雙工中繼器j針對(duì)包括多個(gè)源、該半雙工中繼器j和至少一個(gè)其他中繼器以及目的裝置的電信系統(tǒng)執(zhí)行的中繼方法，該方法包括：接收由這些源在傳輸信道的N次使用過程中發(fā)射的多個(gè)碼字的接收階段(2)，由源發(fā)射的連續(xù)碼字對(duì)應(yīng)于B個(gè)塊，其中的第一個(gè)塊能夠獨(dú)立于其他塊被解碼，此階段包括基于接收的碼字估計(jì)來自每個(gè)源的消息的解碼步驟，該消息與由該源發(fā)射的這些碼字(cS)相關(guān)聯(lián)；由該中繼器對(duì)無錯(cuò)解碼的多條消息執(zhí)行的檢錯(cuò)和決策步驟(3)；以及對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼并將其傳輸至該目的裝置的階段(4)，該信號(hào)僅代表已經(jīng)被無錯(cuò)解碼的那些消息并且包括借助于遞增冗余碼進(jìn)行以獲得經(jīng)信道編碼的碼字的信道編碼；從而使得該中繼器在接收B1個(gè)塊之后從非選擇性接收轉(zhuǎn)到選擇性接收，并且在決策步驟的控制下從該接收階段切換至該編碼和傳輸階段，其中，1≤B1＜B?1，B＞2。
【專利說明】
用于針對(duì)具有多個(gè)動(dòng)態(tài)半雙工中繼器的marc系統(tǒng)發(fā)射數(shù)字信 號(hào)的方法、相應(yīng)的程序產(chǎn)品從及中繼器設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的領(lǐng)域是在多址訪問中繼信道(MARC)網(wǎng)絡(luò)中傳輸經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。 MARC網(wǎng)絡(luò)是具有至少四個(gè)節(jié)點(diǎn)的電信系統(tǒng)，該至少四個(gè)節(jié)點(diǎn)具有至少兩個(gè)源(發(fā)射器）、中 繼器和目的裝置(接收器）。更確切地，本發(fā)明設(shè)及網(wǎng)絡(luò)編碼，并且其尋求提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì) 量，并且具體地尋求提高接收器中的糾錯(cuò)解碼性能。
[0002] 本發(fā)明特別地但非排他地設(shè)及例如針對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用經(jīng)由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0003] 網(wǎng)絡(luò)(并且具體為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò))正尋找在容量、可靠性、消耗量等方面中的顯著改進(jìn)。 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸信道具有困難的名聲，并且導(dǎo)致相對(duì)較差的可靠性的傳輸。在過去的幾年 里，已經(jīng)在編碼和調(diào)制方面(具體關(guān)于消耗量和能量)實(shí)現(xiàn)了可觀的進(jìn)步。確切地，在多個(gè)發(fā) 射器/接收器共享相同的資源(時(shí)間、頻率和空間）的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，有必要盡可能地降低發(fā)射 功率。
[0004] 運(yùn)種降低與覆蓋范圍相惇，并因此與系統(tǒng)的容量相惇，并且更一般地與其性能相 惇。
[0005] 為了擴(kuò)大覆蓋范圍，使通信更可靠，并且更一般地改善性能，一種方法在于依賴中 繼器來提高頻譜效率并因此提高系統(tǒng)的傳輸效率和可靠性。如圖1所示，MARC系統(tǒng)的拓?fù)涫?運(yùn)樣的，使得源、節(jié)點(diǎn)Si和S2廣播其經(jīng)編碼的信息序列，W吸引中繼器R和目的裝置D的注意。 中繼器對(duì)從源Si和S2接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，并且其在添加其自身的冗余時(shí)對(duì)運(yùn)些信號(hào)進(jìn) 行聯(lián)合重新編碼，W創(chuàng)建空間分布的網(wǎng)絡(luò)碼。在目的裝置D處，運(yùn)Ξ個(gè)空間分布的編碼序列 (包括直接從源Si和S2接收的兩個(gè)編碼序列W及來自中繼器的編碼序列）的解碼依賴于聯(lián)合 信道/網(wǎng)絡(luò)解碼算法。
[0006] 網(wǎng)絡(luò)編碼是合作形式，其中，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)不僅共享它們自己的資源（功率、帶寬 等），而且還共享它們的計(jì)算能力，W便創(chuàng)建隨著信息傳播通過節(jié)點(diǎn)而變得越來越強(qiáng)大的分 布式代碼。運(yùn)在多樣性和編碼方面并因此在傳輸可靠性方面產(chǎn)生顯著的改進(jìn)。
[0007] 針對(duì)MARC系統(tǒng)，考慮源和中繼器的單位為比特每秒(bits/s)的數(shù)據(jù)速率為1/Ts， 并且總可用傳輸時(shí)長(zhǎng)被設(shè)置為T。因此，可W在源與中繼器之間共享的可用信道使用的次數(shù) 為N=DT。如果考慮使用奈奎斯特?cái)?shù)據(jù)速率并且傳輸正弦(基本正弦)波形的脈沖，那么N是 可用復(fù)維數(shù)的總數(shù)，而D是系統(tǒng)的總可用帶寬。
[000引針對(duì)中繼器，在兩種類型的操作之間作出區(qū)分:半雙工模式和全雙工模式。
[0009]在已知的半雙工模式中，在對(duì)應(yīng)于不同傳輸信道使用的兩個(gè)傳輸階段之間作出區(qū) 分，因?yàn)橹欣^器不能夠同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)射。源和中繼器因此將傳輸信道使用的總數(shù)拆分 成兩部分，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)階段。在包括第一傳輸信道使用(時(shí)隙）的第一階段過程中，兩個(gè)源而 非中繼器進(jìn)行發(fā)射。中繼器執(zhí)行聯(lián)合解碼/重新編碼，W便推斷信號(hào)W在后續(xù)傳輸信道使用 過程中進(jìn)行傳輸。在包括第二傳輸信道使用的第二階段過程中，中繼器發(fā)射在第一傳輸信 道使用過程中確定的信號(hào)，并且源發(fā)射與在第一傳輸信道使用過程中傳輸?shù)男畔⑾嗤男?息有關(guān)的第二奇偶校驗(yàn)序列。中繼器因此遵守由第二階段的時(shí)長(zhǎng)設(shè)置的特定定時(shí)。半雙工 類型中繼器是吸引人的，因?yàn)樗鼈兂尸F(xiàn)簡(jiǎn)單的通信方案，并且因?yàn)樗鼈円子趯?shí)現(xiàn)并因此具 有低成本。
[0010] W相同
【申請(qǐng)人】的名義的PCT專利申請(qǐng)W02012/022905A1描述了針對(duì)具有非正交鏈 路的MARC系統(tǒng)使用W上兩階段定時(shí)進(jìn)行操作的半雙工中繼器。該中繼器執(zhí)行一種中繼方 法:其中，在被稱為選擇性解碼和轉(zhuǎn)發(fā)(SDF)的技術(shù)應(yīng)用中不發(fā)射錯(cuò)誤解碼的字。在該項(xiàng)技 術(shù)中，中繼器嘗試解碼來自源的消息并且僅發(fā)射無錯(cuò)解碼的那些消息的確定性函數(shù)的結(jié) 果。檢錯(cuò)是使用包含在源消息中的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)執(zhí)行的。
[0011] 盡管選擇性中繼技術(shù)通過避免由中繼器傳播錯(cuò)誤而呈現(xiàn)不可否認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)，其借助 于半雙工中繼器的使用具有需要中繼器和源確定并了解兩個(gè)傳輸階段的對(duì)應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明提供了一種針對(duì)具有至少四個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中繼數(shù)字信號(hào)的方法，運(yùn)四個(gè)節(jié) 點(diǎn)包括通過鏈路連接在一起的兩個(gè)源(發(fā)射器）、一個(gè)中繼器和一個(gè)目的裝置(接收器）。該 中繼方法由半雙工中繼器針對(duì)包括多個(gè)源、該中繼器和至少一個(gè)其他半雙工中繼器W及目 的裝置的電信系統(tǒng)執(zhí)行。該方法包括：
[0013] -接收由運(yùn)些源在傳輸信道的N次使用過程中發(fā)射的多個(gè)碼字的接收階段，由源發(fā) 射的連續(xù)碼字對(duì)應(yīng)于B個(gè)塊，其中的第一個(gè)塊可W獨(dú)立于其他塊被解碼，此階段包括基于接 收的碼字估計(jì)來自每個(gè)源的消息的解碼步驟，該消息與由該源發(fā)射的運(yùn)些碼字相關(guān)聯(lián)；
[0014] -由該中繼器對(duì)無錯(cuò)解碼的多條消息執(zhí)行的檢錯(cuò)和決策步驟;W及
[0015] -對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼并將其傳輸至該目的裝置的階段，該信號(hào)僅代表已經(jīng)被無錯(cuò)解 碼的那些消息并且包括借助于遞增冗余碼進(jìn)行W獲得經(jīng)信道編碼的碼字的信道編碼；
[0016] 從而使得該中繼器在接收B1個(gè)塊之后從非選擇性接收轉(zhuǎn)到選擇性接收，并且在決 策步驟的控制下從該接收階段切換至該編碼和傳輸階段，其中，1《BKB-1，B〉2。
[0017] 本發(fā)明還針對(duì)包括多個(gè)源、該中繼器和至少一個(gè)其他半雙工中繼器W及目的裝置 的電信系統(tǒng)提供了一種半雙工中繼器，用于執(zhí)行一種中繼方法。該半雙工中繼器包括：
[0018] -解碼裝置，該解碼裝置用于基于所接收的對(duì)應(yīng)于由運(yùn)些源在N次信道使用過程中 發(fā)射的多個(gè)碼字的多個(gè)字估計(jì)來自每個(gè)源的消息，由源發(fā)射的連續(xù)碼字對(duì)應(yīng)于B個(gè)塊，其中 的第一個(gè)塊可W獨(dú)立于其他塊被解碼，該消息與由該源發(fā)射的運(yùn)些碼字相關(guān)聯(lián).
[0019] -編碼和傳輸單元，該編碼和傳輸單元包括實(shí)現(xiàn)遞增冗余碼的信道編碼器;W及
[0020] -決策裝置，該決策裝置用于決定哪些消息已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼W便致使該中繼器 在接收B1個(gè)塊之后從非選擇性接收轉(zhuǎn)到選擇性接收；W及切換裝置，該切換裝置用于將已 經(jīng)被無錯(cuò)解碼的多條消息切換至該編碼和傳輸單元化TU)，其中，，B〉2。
[0021] 本發(fā)明的半雙工中繼器W動(dòng)態(tài)且非恒定的方式操作，能夠在對(duì)從多個(gè)源中接收的 消息進(jìn)行解碼的過程中根據(jù)錯(cuò)誤來適配其操作。
[0022] 在已經(jīng)發(fā)生的傳輸信道的使用的次數(shù)的闊值B1W下，中繼器保持在非選擇性監(jiān)聽 模式中。在運(yùn)種模式下，中繼器嘗試檢測(cè)并無錯(cuò)地解碼來自所有源的消息。一旦已經(jīng)發(fā)生的 信道使用的次數(shù)超過闊值B1，中繼器就進(jìn)入選擇性監(jiān)聽模式。在運(yùn)種模式下，一旦消息被無 錯(cuò)地解碼，中繼器就從在其中中繼器嘗試檢測(cè)并無錯(cuò)地解碼來自源的消息的監(jiān)聽階段切換 至對(duì)消息進(jìn)行編碼并將其傳輸至目的裝置的階段。因此，如果經(jīng)過的時(shí)間超過闊值B1(其構(gòu) 成系統(tǒng)的參數(shù)），那么中繼器從非選擇性監(jiān)聽轉(zhuǎn)到選擇性監(jiān)聽。闊值B1因此使得有可能避免 對(duì)相比具有顯著優(yōu)于其他源的源-中繼器鏈路的源-中繼器鏈路的源需要更多的時(shí)間來進(jìn) 行解碼的源進(jìn)行懲罰。設(shè)置闊值B1，從而使得其有可能將操作靈活性引入到MARC系統(tǒng)中，該 操作靈活性使得中繼器能夠被適配成用于源之間的不同環(huán)境。B1可W是例如針對(duì)每個(gè)B塊 碼字或根據(jù)一定數(shù)量的碼字而可變的。不像利用MARC系統(tǒng)中的半雙工中繼器的現(xiàn)有技術(shù)， 中繼器的監(jiān)聽時(shí)間不是恒定的。運(yùn)種靈活性使得有可能首先適配于源-中繼器鏈路的質(zhì)量 的瞬時(shí)變化，運(yùn)在使用現(xiàn)有技術(shù)的情況下是不可能的。此外，在運(yùn)些源之一與中繼器之間的 鏈路非常差的情況下，加長(zhǎng)非選擇性監(jiān)聽時(shí)間可W最終使得中繼器有可能對(duì)源進(jìn)行解碼并 將代表來自所有源的消息的信號(hào)傳輸至目的裝置。同樣，即使此源無法被無錯(cuò)地解碼，中繼 器仍然可W在進(jìn)入選擇性監(jiān)聽模式之后通過傳輸代表來自其他源的已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼的 消息的信號(hào)來輔助目的裝置。此外，此操作對(duì)源而言是完全透明的；僅中繼器適配其監(jiān)聽模 式。
[0023] 因此，本發(fā)明具體依賴于中繼器的兩種監(jiān)聽模式(完全監(jiān)聽模式和選擇性監(jiān)聽模 式)之間的差異。在完全監(jiān)聽模式過程中，在對(duì)已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼的消息進(jìn)行編碼和傳輸之 前，中繼器針對(duì)任何一個(gè)源等待基于由那個(gè)源發(fā)射的已接收的碼字的所有或部分碼字無錯(cuò) 地解碼來自所有源的消息。在從完全監(jiān)聽模式轉(zhuǎn)到選擇性監(jiān)聽模式之后，中繼器在編碼之 后起到傳輸無錯(cuò)解碼的第一消息的作用。如在現(xiàn)有技術(shù)選擇性中繼方法中，從監(jiān)聽階段到 編碼和傳輸階段的切換因此動(dòng)態(tài)地并且不再在固定的時(shí)刻發(fā)生。運(yùn)種切換靈活性使得能夠 將中繼器的操作適配于源與中繼器之間的信道質(zhì)量，運(yùn)在中繼器的監(jiān)聽時(shí)間相對(duì)于來自源 的傳輸時(shí)長(zhǎng)是恒定的情況下是不可能的。不像現(xiàn)有技術(shù)的選擇性中繼方法，本發(fā)明在增加 了即使當(dāng)源-中繼器鏈路中的一個(gè)鏈路具有比其他鏈路好得多的質(zhì)量時(shí)能夠無錯(cuò)地解碼多 個(gè)源的可能性的兩種監(jiān)聽模式之間作出區(qū)分。
[0024] 使用遞增冗余碼進(jìn)行信道編碼的碼字為使得在由源相繼發(fā)射的B個(gè)塊中，從1到b 的塊的積累是具有隨著b減小的編碼速率的碼的碼字，其中，因此，由中繼器在 MARC系統(tǒng)的另一個(gè)中繼器的監(jiān)聽階段過程中傳輸?shù)拇a字可W幫助該另一個(gè)中繼器對(duì)源進(jìn) 行解碼。
[0025] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，由另一個(gè)中繼器在傳輸信道的N次使用過程中發(fā)射的碼字也 在接收階段過程中被接收，并且該解碼步驟基于從運(yùn)些源W及從至少另一個(gè)中繼器接收的 碼字估計(jì)來自源的消息。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，解碼裝置基于在N次傳輸信道使用過程中從源接收的碼字W及 從至少該另一個(gè)中繼器接收的碼字估計(jì)來自源的消息。
[0027] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，該編碼和傳輸階段包括網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼是應(yīng)用于被無 錯(cuò)解碼的消息的非雙射滿射函數(shù)。
[0028] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，由中繼器j執(zhí)行的該編碼和傳輸階段包括在信道編碼之前僅 交錯(cuò)無錯(cuò)解碼的那些消息并且對(duì)向量^ =[曰^ 32,^…ΒΝ,^τ進(jìn)行代數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼，該代數(shù)網(wǎng) 絡(luò)編碼在于在運(yùn)些交錯(cuò)的消息的嚴(yán)格大于兩階的有限域中進(jìn)行線性組合W便獲得經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 編碼的碼字，運(yùn)些線性組合在該系統(tǒng)的運(yùn)些中繼器之間成對(duì)地獨(dú)立。
[0029] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，該編碼和傳輸單元包括用于僅交錯(cuò)無錯(cuò)解碼的那些消息的交 錯(cuò)器W及向量W = [au a2,j…ΒΝ,^τ的代數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼器，該代數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼器用于在運(yùn)些交 錯(cuò)的消息的嚴(yán)格大于兩階的有限域中執(zhí)行線性組合W便獲得經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的碼字，運(yùn)些線性 組合在該系統(tǒng)的運(yùn)些中繼器之間成對(duì)地獨(dú)立。
[0030] 在一個(gè)實(shí)施例中，該經(jīng)信道編碼的碼字被每塊地交錯(cuò)，該碼字的每個(gè)塊由在運(yùn)些 塊中不同的交錯(cuò)器所交錯(cuò)，并且該編碼和傳輸階段進(jìn)一步包括在交錯(cuò)之后從運(yùn)些碼字塊中 選擇多個(gè)塊W便將該碼字的用于傳輸?shù)拈L(zhǎng)度適配成在該中繼器已經(jīng)從該接收階段切換至 該編碼和傳輸階段之后保留的傳輸信道使用的次數(shù)。
[0031] 在一個(gè)實(shí)施例中，編碼和傳輸單元進(jìn)一步包括：
[0032] -用于對(duì)經(jīng)信道編碼的碼字進(jìn)行塊交錯(cuò)的相互不同的塊交錯(cuò)器，W及
[0033] -用于從運(yùn)些交錯(cuò)的碼字塊中選擇多個(gè)塊W便將該碼字的用于傳輸?shù)拈L(zhǎng)度適配成 在切換該切換裝置之后保留的傳輸時(shí)隙的數(shù)量的塊選擇裝置。
[0034] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，遞增冗余碼是具有可變編碼速率的刪余化rbo碼。
[0035] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，遞增冗余碼是具有可變編碼速率的刪余卷積碼。
[0036] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，遞增冗余碼是具有可變編碼速率的LDP邱馬。
[0037] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，運(yùn)些源在相同的無線電資源上同時(shí)進(jìn)行發(fā)射，并且解碼步驟 是迭代的且包括聯(lián)合檢測(cè)和聯(lián)合解碼。
[0038] 由運(yùn)些源在相同的無線電資源(時(shí)間和頻率)上同時(shí)進(jìn)行發(fā)射，運(yùn)使得有可能最大 化使用公共頻譜資源;運(yùn)些源-中繼器鏈路不是正交的。因此，由于源信號(hào)在傳輸過程中首 先在源與中繼器之間并且其次在源與目的裝置之間疊加，使得由中繼器與由目的裝置接收 的信號(hào)之間存在干擾。當(dāng)源同時(shí)但在不同的頻譜資源上發(fā)射時(shí)，中繼器不需要迭代的聯(lián)合 檢測(cè)和解碼步驟。在運(yùn)種情形下，中繼器可W基于在源之間沒有干擾的情況下接收到的序 列解碼來自源的消息。
[0039] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，在由源相繼發(fā)射的B個(gè)塊中，從巧化的塊的積累是具有隨著b 減小的編碼速率的碼的碼字，其中，l《b《B。
[0040] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，由源使用的碼是類似于在中繼器處使用的遞增冗余碼。
[0041] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，當(dāng)與無錯(cuò)解碼的消息有關(guān)的決策發(fā)生在信道的第T次使用之 后，那么中繼器確定滿足W下等式的由編碼和傳輸階段使用的調(diào)制階數(shù)qr和信道編碼長(zhǎng)度 nr:;V -私…g；:;.或;I其中，Ni是來自N次連續(xù)的傳輸信道使用中的前T次信道使用。
[0042] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，檢錯(cuò)并且決定已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼的消息的步驟是借助于CRC 類型碼執(zhí)行的。
[0043] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，編碼和傳輸階段包括信道編碼，從而使得經(jīng)信道編碼的碼字 被每塊地交錯(cuò)，該碼字的每個(gè)塊由運(yùn)些塊中不同的交錯(cuò)器交錯(cuò)，并且該編碼和傳輸階段進(jìn) 一步包括在交錯(cuò)之后從運(yùn)些碼字塊中選擇多個(gè)塊W便將該碼字的用于傳輸?shù)拈L(zhǎng)度適配成 在中繼器已經(jīng)從接收階段切換至編碼和傳輸階段之后保留的信道使用的次數(shù)。
[0044] 在一個(gè)實(shí)施例中，編碼和傳輸單元包括調(diào)制器裝置和信道編碼裝置，并且當(dāng)決策 裝置決定在信道的第T次使用之后進(jìn)行變換時(shí)，中繼器確定滿足W下等式的調(diào)制裝置的調(diào) 制階數(shù)屯和信道編碼裝置的信道編碼長(zhǎng)度:狩、，.、^如0 !聲，)其中，Ni是來自N次連 續(xù)的傳輸信道使用中的前Τ次信道使用。
[0045] W上各種實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)施例可W可選地與一個(gè)或多個(gè)運(yùn)些實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)施例進(jìn) 行組合W便定義其他的實(shí)現(xiàn)方式和實(shí)施例。
[0046] 本發(fā)明還提供了一種被適配成用于執(zhí)行本發(fā)明的方法的MARC系統(tǒng)(可能是ΜΙΜΟ系 統(tǒng))。
[0047] 因此，本發(fā)明的MARC系統(tǒng)包括本發(fā)明的中繼器。
[0048] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該中繼方法的步驟是由結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)電子電路(如忍 片）中的中繼程序的指令確定的，該一個(gè)或多個(gè)電子電路自身可W被安排在MARC系統(tǒng)的電 子設(shè)備中。當(dāng)將程序加載到計(jì)算組件(如處理器)或等效物(其操作然后通過執(zhí)行程序而受 控)中時(shí)本發(fā)明的中繼方法可W同樣很好地被執(zhí)行。
[0049] 因此，本發(fā)明還應(yīng)用于計(jì)算機(jī)程序，具體為在數(shù)據(jù)介質(zhì)之上或之中并且適用于執(zhí) 行本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序。本程序可W使用任何編程語言并且可W是源代碼、目標(biāo)代碼或者 是介于源代碼與目標(biāo)代碼之間的代碼的形式，如是部分編譯形式，或是任何其他令人期望 的形式W實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。
[0050] 該數(shù)據(jù)介質(zhì)可W是能夠存儲(chǔ)程序的任何實(shí)體或設(shè)備。例如，該介質(zhì)可W包括存儲(chǔ) 裝置，如只讀存儲(chǔ)器(ROM)(例如高密度磁盤(CD)ROM或微電子電路ROM)、或真正的磁記錄裝 置(例如，硬盤或通用串行總線化SB)棒）。
[0051] 替代地，數(shù)據(jù)介質(zhì)可W是結(jié)合了該程序的集成電路，該電路被適配成用于執(zhí)行所 討論的方法或在該方法執(zhí)行時(shí)使用。
[0052] 此外，程序可W轉(zhuǎn)換為可經(jīng)由電纜或光纜、通過無線電或通過其他手段傳達(dá)的可 傳輸介質(zhì)形式(如電信號(hào)或光信號(hào)）。本發(fā)明的程序可W具體地從互聯(lián)網(wǎng)類型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下 載。
【附圖說明】
[0053] 在閱讀僅作為說明性和非限制性示例給出的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式的W下描述時(shí)W及從 附圖中，本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)變得更加清楚，在附圖中：
[0054] -圖1是示出了具有兩個(gè)源、一個(gè)中繼器和一個(gè)目的裝置的MARC系統(tǒng)的基本拓?fù)涞?圖解，如在描述現(xiàn)有技術(shù)時(shí)所描述的；
[0055] -圖2是本發(fā)明的中繼器的圖解；
[0056] -圖3是示出了在本發(fā)明的中繼器處的操作的排序的簡(jiǎn)化流程圖；
[0057] -圖4是本發(fā)明的源的圖解；
[0058] -圖5是在本發(fā)明的中繼器中DDU單元針對(duì)迭代的聯(lián)合檢測(cè)解碼的圖解；
[0059] -圖6示出了在兩個(gè)源的背景下當(dāng)中繼器在選擇性監(jiān)聽模式過程中對(duì)運(yùn)些源之一 進(jìn)行解碼時(shí)W及當(dāng)中繼器僅在進(jìn)入選擇性監(jiān)聽模式之后成功地對(duì)另一個(gè)源進(jìn)行解碼時(shí)在 中繼器處排序的實(shí)現(xiàn)方式；
[0060] -圖7示出了在兩個(gè)源的背景下當(dāng)中繼器僅在進(jìn)入選擇性監(jiān)聽模式之后成功地對(duì) 運(yùn)些源之一進(jìn)行解碼時(shí)在中繼器處排序的實(shí)現(xiàn)方式；
[0061] -圖8是本發(fā)明的中繼器的編碼和傳輸單元ETU的圖解；
[0062] -圖9是用于具有一個(gè)中繼器的MARC系統(tǒng)的本發(fā)明的中繼器的編碼和傳輸單元ETU 的網(wǎng)絡(luò)編碼函數(shù)的圖解；
[0063] -圖10和圖11是本發(fā)明的目的裝置的聯(lián)合信道-網(wǎng)絡(luò)解碼器的圖解；
[0064] -圖12示出了當(dāng)中繼器R2從由在接收塊B1之后已經(jīng)估計(jì)了來自兩個(gè)源S1和S2的信 號(hào)的中繼器R1發(fā)射的信號(hào)中受益時(shí)本發(fā)明方法在具有兩個(gè)中繼器的MARC系統(tǒng)的背景下的 實(shí)現(xiàn)方式；
[0065] -圖13是在本發(fā)明的中繼器中DDU單元針對(duì)迭代的聯(lián)合檢測(cè)解碼的圖解；
[0066] -圖14是本發(fā)明的中繼器的編碼和傳輸單元ETU的圖解;并且
[0067] -圖15是用于具有多個(gè)中繼器的MARC系統(tǒng)的本發(fā)明的中繼器的編碼和傳輸單元 ETU的網(wǎng)絡(luò)編碼函數(shù)的圖解。
【具體實(shí)施方式】
[0068] 不存在對(duì)傳輸信道的約束;其可能經(jīng)受快衰落或慢衰落，其可W是頻率選擇性的， 并且其可W是多輸入多輸出（ΜΙΜΟ)信道。在W下描述中，假定MARC系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)被準(zhǔn)確地同 步化并且運(yùn)些源是獨(dú)立的(在它們之間不存在關(guān)聯(lián)性）。
[0069] 本發(fā)明在于具有Μ個(gè)源51，52，...，5?、一個(gè)或多個(gè)中繼器3、^及一個(gè)目的裝置0的 MARC系統(tǒng)的背景中。假定源和中繼器配備有對(duì)應(yīng)的單根發(fā)射天線W便簡(jiǎn)化描述。自然應(yīng)當(dāng) 理解，源和中繼器可W配備有對(duì)應(yīng)的多根發(fā)射天線。假定中繼器和目的裝置配備有對(duì)應(yīng)的 單根發(fā)射天線W便簡(jiǎn)化描述，但是自然應(yīng)當(dāng)理解，它們可W配備有對(duì)應(yīng)的多根天線。
[0070] 圖1中示出了MARC系統(tǒng)的基本拓?fù)?，此系統(tǒng)具有兩個(gè)源和一個(gè)中繼器。舉例來講， 源是試圖將消息發(fā)射到公共目的裝置(例如，移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)的基站）的用戶。運(yùn)些源由中繼 器（其可W是精簡(jiǎn)版基站）或者例如運(yùn)些源之一（當(dāng)該源位于運(yùn)些源與基站之間的路徑上 時(shí))輔助。
[0071] 在具體的使用中，運(yùn)兩個(gè)源對(duì)應(yīng)于兩個(gè)移動(dòng)終端。在另一種使用中，運(yùn)兩個(gè)源可W 對(duì)應(yīng)于可從單個(gè)終端進(jìn)行訪問的兩個(gè)不同的服務(wù)器，但是在運(yùn)種情況下，該終端至少配備 有兩根天線，運(yùn)兩根天線確定終端與中繼器之間的W及終端與目的裝置之間的兩個(gè)不同的 傳播信道。
[0072] 每個(gè)傳輸周期是由N次信道使用或傳輸時(shí)隙構(gòu)成的。周期的持續(xù)時(shí)間取決于MARC 系統(tǒng)的設(shè)置，并且具體地取決于屯層0SI模型的MAC層。
[0073] -個(gè)周期對(duì)應(yīng)于源在其期間傳輸具有k個(gè)信息位的消息的時(shí)間。在當(dāng)前描述的示 例中，源在N次信道使用過程中同時(shí)發(fā)射其自己的具有k個(gè)信息位的消息。CRC類型信息包含 在由源發(fā)射的每個(gè)化k特消息中，并且其被用于確定接收的消息是否被正確地解碼。
[0074] 本發(fā)明提出了一種使用MARC系統(tǒng)的中繼器的新穎方法W便提高傳輸?shù)念l譜效率。
[0075] 本發(fā)明的中繼方法由MARC系統(tǒng)的至少一個(gè)半雙工中繼器執(zhí)行。圖2中示出了本發(fā) 明的運(yùn)個(gè)中繼器R。該中繼器包括迭代聯(lián)合檢測(cè)和解碼單元DDU，接著是決策單元DUW及編 碼和傳輸單元ETU。圖3中示出了由中繼器R執(zhí)行的方法的流程圖。方法1包括接收階段2、檢 錯(cuò)和決策步驟3W及編碼和傳輸階段4。
[0076] F2是雙元素伽羅瓦域，繫是實(shí)數(shù)域，并且C是復(fù)數(shù)域。
[0077] 如圖4所示，來自MARC系統(tǒng)的Μ個(gè)源{Si，S2，…，Sm}中的每個(gè)源S具有包括有待傳輸 的k個(gè)信息位的消息US，U.V E巧該消息US包括使得有可能驗(yàn)證消息US的完整性的CRC類型 〇 碼。
[007引統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的源{Si，S2，...，Sm}借助于遞增冗余碼對(duì)消息US執(zhí)行編碼，并且它們將消 息化轉(zhuǎn)換成ns比特，寫成eE；b。所產(chǎn)生的碼字cs被拆分成B個(gè)冗余塊，寫成鳴> >其中，
1 = 1，2，...，B。每個(gè)塊包括ns,1個(gè)位，其中， 遞增冗余碼可W是系統(tǒng)類型的，在運(yùn) 種情況下，信息位被包含在第一個(gè)塊中：U, 不管遞增冗余碼是否是系統(tǒng)類型的，其為 0 使得來自B個(gè)塊中的第一個(gè)塊cf可W獨(dú)立于其他塊被解碼。最高編碼速率為k/ns,i，并且其 不可W大于一，ns,i>k。源S的最小編碼速率為k/ns。在第一個(gè)塊之后的每個(gè)塊·!：1 </<公|. 包括奇偶校驗(yàn)位，運(yùn)些奇偶校驗(yàn)位為第一個(gè)塊添加冗余，運(yùn)些塊{clii: 1 < K 中的每個(gè)塊 能夠與塊1至i-1聯(lián)合地被解碼。舉例來講，遞增冗余碼屬于W下非窮舉列表：Raptor碼 (RC)、速率可兼容的刪余turk)碼(RCPTC)、速率可兼容的刪余卷積碼(RCPCC)、速率可兼容 的低密度校驗(yàn)碼(LDPC)。
[0079] 每個(gè)碼字或塊cf由寫成；的不同的交錯(cuò)器交錯(cuò)，交錯(cuò)后的碼字被寫成 b:s=的i，昨i，...，的'"]義錯(cuò)器用于對(duì)抗可W在經(jīng)由信道進(jìn)行的傳輸過程中發(fā)生的衰落，并且 用于向每個(gè)源給出指紋，該指紋使得運(yùn)些源更容易由中繼器并且由目的裝置分開。對(duì)碼字 的每個(gè)交錯(cuò)部分吵進(jìn)行調(diào)制，W便獲得復(fù)數(shù)碼字、=[x^U戸，…，X'/)]。其中， 與授義嘴U - :1在.…，器，其中，X [C指定基數(shù)閑=2化的復(fù)數(shù)信號(hào)并且其中，Ni = ns,i/qs。
[0080] 在Μ個(gè)源{Si，S2，一，Sm}中的每個(gè)源S可W使用最小的編碼速率k/ns和調(diào)制階數(shù)qs， 該編碼速率和調(diào)制階數(shù)不同于其他源的那些編碼速率和調(diào)制階數(shù)，就信道的使用的數(shù)量而 言，傳輸?shù)膹?fù)數(shù)碼字的每個(gè)部分在運(yùn)些源之間是完全相同的:ns,i/qs = Ni，i = l，2，...，B。
[0081] 在傳輸信道的N次使用過程中，每個(gè)源S發(fā)射由B個(gè)塊構(gòu)成的碼字 X廣的)4?)，...，義則。無論塵的值是什么（1《1《8)，塊1至1的連結(jié)(或累積）自身是碼字，因 為其來自于遞增冗余編碼器。
[0082] 由中繼器的迭代聯(lián)合檢測(cè)和解碼單元DDU執(zhí)行接收階段2。此步驟包括對(duì)由來自Μ 個(gè)源陽誠(chéng)，...，5?}中的每個(gè)源8發(fā)射的碼字、=的)乂2>，.。.，乂戸]進(jìn)行迭代聯(lián)合檢測(cè)和解碼 的步驟。此迭代聯(lián)合檢測(cè)和解碼步驟提供對(duì)接收的字的估計(jì)。
[0083] 接收階段受檢測(cè)和決策步驟的控制。例如，控制是借助于停止命令CdeStop執(zhí)行 的。當(dāng)停止命令CdeStop有效時(shí)，中繼器停止聯(lián)合檢測(cè)和解碼迭代。
[0084] 圖5中示出了聯(lián)合檢測(cè)和解碼單元DDU，其具有迭代結(jié)構(gòu)，該由軟質(zhì)單輸入單輸出 (SIS0)多用戶檢測(cè)器(MUD)、接著是與存在的源{Si，S2，-'，Sm}-樣多的并聯(lián)的柔性信道解 碼器構(gòu)成。針對(duì)接收的塊6,6￡{1，2，-，，8}，所接收的序列表達(dá)成^下形式：
[0085]
[0086] 其中，eC代表源Si與中繼器R之間的信道增益，并且其中，山6) eCW^戈表附加 高斯噪聲。DDU使用當(dāng)前塊b誠(chéng)咱及所有之前接收的塊媒，y?，…，獲得對(duì)來自源 的消息％，，嗓b.…的估計(jì)。
[0087] 在接收第一個(gè)塊結(jié)束時(shí)，多用戶檢測(cè)器MUDW對(duì)數(shù)似然比化LR)的形式計(jì)算來自每 個(gè)源S的每個(gè)交錯(cuò)且編碼的位的信息位的后驗(yàn)概率(APP):
[008引
[0089] 其中，表達(dá)式ns,1是由每個(gè)源S在第一個(gè)塊中發(fā)射的位數(shù)。此LAPH?可W寫成W下形 式：
[0090]
[0091] 其中，表達(dá)式是由每個(gè)源的信道解碼器在前一次迭代處提供的先驗(yàn)概率 比(LAPR)的對(duì)數(shù)，并且Λ ?；?!是與位相關(guān)聯(lián)的外部信息。 L 」是- L 」克
[0092] 向量Aib打]被去交錯(cuò)器防中I去交錯(cuò)，并且輸出Λ Γ的是第一個(gè)塊的先驗(yàn)概 L 」k L -Ik 率比的對(duì)數(shù)。源S的信道解碼器使用Λ。[咕'1來提供消息％,的解碼版本，％,并且提供關(guān)于 位的外部信息Α,進(jìn)]此外部信息由交錯(cuò)器進(jìn)行交錯(cuò)。來自交錯(cuò)器的輸出在。「吵]被 環(huán)回至SIS0多用戶檢測(cè)器(MUD)的輸入，并標(biāo)志一次迭代的結(jié)束。
[0093] DDU的迭代停止，或者因?yàn)樗鼈円呀?jīng)達(dá)到最大迭代數(shù)量或者是受檢錯(cuò)和決策步驟 的控制，例如，因?yàn)闄z錯(cuò)和決策步驟下發(fā)了停止命令CdeStop。
[0094] 在接收塊b結(jié)束時(shí)，對(duì)應(yīng)于此塊bW及對(duì)應(yīng)于所有之前的塊的開關(guān)被切換。重復(fù)針 對(duì)第一個(gè)塊所描述的程序，但是將[的)，...，吵]而不是[嶺]考慮在內(nèi)。
[00M]在接收塊b = B-l結(jié)束時(shí)，切換DDU的所有開關(guān)并且重復(fù)針對(duì)第一個(gè)塊所描述的程 序，但是將[嶺，而不是[嶺]考慮在內(nèi)。
[0096] DDU不使用最后的塊b = B，因?yàn)榧词蛊鋵⑹沟弥欣^器能夠正確地解碼消息，中繼器 將不再使用信道來將代表性信號(hào)發(fā)射至目的裝置。
[0097] 由決策單元DU執(zhí)行檢錯(cuò)和決策步驟3。步驟3在每次聯(lián)合檢測(cè)和解碼迭代之后檢測(cè) 經(jīng)解碼的消息，…中的錯(cuò)誤。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，通過使用包含在來自源的B個(gè) 塊的第一個(gè)塊中的CRC類型信息執(zhí)行此檢錯(cuò)。
[0098] 超出接收的塊的闊值B1，中繼器從非選擇性監(jiān)聽模式轉(zhuǎn)到選擇性監(jiān)聽模式。因此， 在接收B1個(gè)塊之后，中繼器從檢測(cè)并無錯(cuò)地解碼所有源的模式轉(zhuǎn)到選擇性地檢測(cè)并無錯(cuò)地 解碼至少一個(gè)源的模式，1《BKB-1，其中，B1是可能恒定的或者可能動(dòng)態(tài)變化的參數(shù)值。例 如，B1的值可W是基于針對(duì)來自源的消息的優(yōu)先權(quán)標(biāo)準(zhǔn)W便基于源與中繼器之間的傳輸信 道的瞬時(shí)質(zhì)量(如果中繼器是移動(dòng)終端的話基于中繼器的電池的電荷水平)來確保QoS。
[0099] 在選擇性監(jiān)聽模式中，一旦DU檢測(cè)到來自消息沒V%,，…，攝飾中的已經(jīng)在解碼器中 被無錯(cuò)地解碼的消息，就例如通過下發(fā)命令CdeStopW便停止DDU的聯(lián)合檢測(cè)解碼迭代W及 通過下發(fā)命令Cde化1將中繼器從接收階段移動(dòng)至編碼和傳輸階段。來自消息誇V%,，… 中被無錯(cuò)檢測(cè)的消息被傳輸至ETU。
[0100] 圖6示出了具有兩個(gè)源S1和S2的MARC系統(tǒng)的情況，其中，中繼器在闊值B1之前無錯(cuò) 地解碼來自源S1的消息，并且在切換至選擇性監(jiān)聽之后解碼來自源S2的消息。一旦其無錯(cuò) 地檢測(cè)到來自源S2的消息，中繼器就切換至對(duì)來自S1和來自S2的消息進(jìn)行編碼和傳輸?shù)碾A 段，并且其可W停止聯(lián)合檢測(cè)解碼迭代W便避免執(zhí)行無意義的計(jì)算。
[0101] 圖7示出了具有兩個(gè)源S1和S2的MARC系統(tǒng)的情況，其中，中繼器并不設(shè)法在闊值B1 之前無錯(cuò)地解碼來自兩個(gè)源的消息。在運(yùn)個(gè)闊值之后，中繼器進(jìn)入選擇性監(jiān)聽模式，并且一 旦其無錯(cuò)地檢測(cè)到來自源S2的消息，其就切換至對(duì)來自S2的消息進(jìn)行編碼和傳輸?shù)碾A段， 并且其可W停止聯(lián)合檢測(cè)解碼迭代W便避免執(zhí)行無意義的計(jì)算。
[0102] 圖8中示出了由ETU執(zhí)行編碼并傳輸至目的裝置的階段4。此編碼和傳輸階段對(duì)已 經(jīng)被無錯(cuò)解碼的消息進(jìn)行編碼W便傳輸信號(hào)，該信號(hào)僅代表已經(jīng)被無錯(cuò)解碼的運(yùn)些消息。 中繼器僅聯(lián)合地編碼已經(jīng)被無錯(cuò)解碼的那些消息因此添加其自己的冗余W便創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)碼。
[0103] 此編碼和傳輸階段受檢錯(cuò)和決策步驟的控制，即，該階段僅在中繼器已經(jīng)從接收/ 監(jiān)聽階段切換至由傳輸跟隨的編碼階段后（例如，一旦授權(quán)命令CdeVal已經(jīng)被下發(fā))發(fā)生。 同時(shí)下發(fā)授權(quán)命令Cde化1和停止命令CdeStop。
[0104] 中繼器在接收第T個(gè)塊結(jié)束時(shí)從接收/監(jiān)聽階段切換至編碼階段，或 者在缺乏已經(jīng)被無錯(cuò)解碼的任何消息時(shí)，中繼器不進(jìn)行切換。
[0105] 在切換到編碼和傳輸階段之前，中繼器因此具有可從消息已經(jīng)被正確地解碼的每 個(gè)源獲得的k個(gè)信息位。
[0106] 在切換之后，ETU因此具有可從消息已經(jīng)被正確地解碼的每個(gè)源獲得的k個(gè)信息 位。
[0107] 參照中繼器Ri，已經(jīng)被無錯(cuò)解碼的消息m最初用交錯(cuò)器'^%·、，婉交錯(cuò)。然后對(duì)交錯(cuò)的 消息進(jìn)行編碼。ETU執(zhí)行編碼，該編碼包括在已經(jīng)被無錯(cuò)解碼并且已經(jīng)被交錯(cuò)的消息的 有限伽羅瓦域GF(q)中進(jìn)行線性組合，此組合Q",提供了已經(jīng)被無錯(cuò)檢測(cè)的僅那些消息與其 自己的添加的冗余一起的聯(lián)合編碼，由此創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)碼。
[010引參照中繼器Rj，相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)編碼是維數(shù)為Μ的向量af [aijasj…aMj]T。假定 針對(duì)給定的配置，此中繼器僅檢測(cè)其索引位于集合^ C 中的J條消息，那么網(wǎng)絡(luò)編 碼的結(jié)果UR,j是線性組吉
其中，代表來自源i的已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼并隨后 被交錯(cuò)的消息，其中，iejj。運(yùn)相當(dāng)于將其索引未被包含在集合中的向量^的系數(shù) 設(shè)置為0。因此，有可能針對(duì)每個(gè)中繼器定義有效的網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼依賴于來自源的 消息使得其還不可能無錯(cuò)地(沒有從源到相應(yīng)的中繼器的鏈路中斷)進(jìn)行檢測(cè)。在此上下文 中，來自中繼器的非傳輸是有效的網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼在于Μ維的零向量。向量UR,j可W從 矩陣T中獲得，使得：
[0109]
[0110] 其中，爲(wèi),，、，>聲,是被解碼并且隨后被交錯(cuò)的消息，Τ是與被考慮在內(nèi)的源到中繼器 鏈路的中斷的配置相關(guān)聯(lián)的MxL維的編碼矩陣，并且L是MARC系統(tǒng)中的中繼器數(shù)量。當(dāng)被中 斷的源到中繼器鏈路的數(shù)量Q小于或等于L時(shí)，網(wǎng)絡(luò)編碼據(jù)說具有全分集，當(dāng)且僅當(dāng)矩陣
[0111] G=[ImT]
[0112] 當(dāng)隨機(jī)刪除kQ列時(shí)從滿秩Μ中留下。如果Q = 0(無源到中繼器鏈路被中斷），那么 此特性針對(duì)任何的中斷配置為真，矩陣：
[0113] Go=[Im To]
[0114] 表示最小距離L+1 (漢明最小距離）的最大可分離距離(MDS)碼。因?yàn)镼 = 0,所W遵 循
[0115] Το= [a化2...aL]。
[0116] -般地，函數(shù)0R是關(guān)于無錯(cuò)檢測(cè)的消息的滿射（映射）函數(shù)，但其不是雙射(一對(duì) 一）函數(shù)，并且此函數(shù)被稱為針對(duì)的網(wǎng)絡(luò)編碼函數(shù)，其中，IJjI是集合L的基數(shù)。確切 地，必須存在至少兩條無錯(cuò)解碼的消息W便能夠應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼。
[0117] 在一個(gè)實(shí)施例中，MARC系統(tǒng)具有一個(gè)中繼器和兩個(gè)源。
[0118] 在圖8中示出的并且在圖9中更詳細(xì)示出的相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)碼Q",是在雙元素伽羅瓦 域中的Μ維的向量曰1 = [1，一山，即^2。假定針對(duì)給定的配置，此中繼器僅無錯(cuò)地檢測(cè)其索 引在集合中的J條消息，然后在選擇性接收模式中網(wǎng)絡(luò)編碼的結(jié)果Ur,是線性組
舍 .F2中的加法是X0R。運(yùn)相當(dāng)于將其索引未被包含在集合Ji中的向量曰1的系數(shù) ，： {a,ilw,設(shè)置為零。因此，有可能定義有效的網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼依賴于來自源的消息使得 其還不可能無錯(cuò)地(沒有從源到相應(yīng)的中繼器的鏈路中斷）進(jìn)行檢測(cè)。在此上下文中，來自 中繼器的非傳輸是有效的網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼在于Μ維的零向量。向量UR可W是從向量T 中獲得的，使得：
[0119]
[0120] 其中，Τ是與所考慮的鏈路到中繼器中斷的配置相關(guān)聯(lián)的Μ維編碼向量。當(dāng)被中斷 的源到中繼器鏈路的數(shù)量Q小于或等于1時(shí)，網(wǎng)絡(luò)編碼據(jù)說具有全分集，當(dāng)且僅當(dāng)矩陣
[0121] G=[ImT]
[0122] 當(dāng)隨機(jī)刪除1-Q列時(shí)從滿秩Μ中留下（其中，Im是Μ維單位矩陣）。如果Q = 0(無源到 中繼器鏈路被中斷），那么此特性針對(duì)任何的中斷配置為真，矩陣：
[0123]
[0124]代表具有最小距罔為二的MDS碼。清楚的是，Το =曰1。
[0125]處于非選擇性接收模式的網(wǎng)絡(luò)碼相當(dāng)于非傳輸。
[01%]來自函數(shù)中的碼是由信道編碼器進(jìn)行編碼的。將所獲得的嗎，位碼字寫成 € 1^&\此碼字可W由連續(xù)塊的形式表牙
庚中，T 是第T個(gè)傳輸時(shí)隙，在該傳輸時(shí)隙結(jié)束時(shí)，中繼器具有每條信息k個(gè)信息位，該每條信息已經(jīng) 被無錯(cuò)地解碼。此碼字崎是由交錯(cuò)器％,交錯(cuò)的。此交錯(cuò)的碼字可W由連續(xù)塊的形式表示：
[0127]當(dāng)中繼器具有每條消息k個(gè)信息位時(shí)，該每條消息在第T個(gè)傳輸時(shí)隙之后已經(jīng)被無 錯(cuò)地解碼，然后中繼器確定滿足W下等式的調(diào)制階數(shù)斬和信道碼長(zhǎng)度耐:：
癢中，Ni是來自N次連續(xù)的傳輸信道使用中的前T次信道使 用。調(diào)制提供被寫成％2援X*堿滿斬的復(fù)數(shù)碼字，其中，X [C指示基數(shù)妍的復(fù) 數(shù)信號(hào)。此復(fù)數(shù)碼字可W由連續(xù)塊的形式表示，，蹲3。
[012引在一種實(shí)現(xiàn)方式中，信道編碼器的編碼速率&知是恒定的，并且因此碼長(zhǎng)度％，是 恒定的。調(diào)制階數(shù)然后是針對(duì)來自中繼器的傳輸保留的在范圍T+1至B中的信道使用的數(shù)量 的變量和函數(shù)。
[0129] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)制階數(shù)斬是恒定的。那么，信道編碼器的編碼速率 及因此碼長(zhǎng)度^是可變的?？蒞通過從用固定的編碼速率確定的碼中選擇一個(gè)碼獲得此變 化，有可能從W下非窮舉性列表中選擇該碼:卷積碼、Turbo碼、LDPC碼等。在一種替代方案 中，可W通過有限遞增冗余碼獲得此變化。
[0130] 在一種實(shí)現(xiàn)方式中，信道編碼器的編碼速率4/? W及調(diào)制階數(shù)礙是可變的。
[0131] 目的裝置接收由源發(fā)射的消息W及可能還有由中繼器發(fā)射的信號(hào)。
[0132] 因此，考慮在第T個(gè)傳輸時(shí)隙后中繼器從監(jiān)聽階段切換至編碼和傳輸階段，然后由 目的裝置接收的序列被寫成：
[0133]
其中 6ε{?，2，···，Τ}
[0134] 在中繼器已經(jīng)切換之后，由目的裝置接收的序列被寫成：
[0135]
庚中 be{T+l，'--B}
[0136] 其中，表達(dá)式私,.〇 eC代表源Si與目的裝置D之間的信道增益，hR,DEC代表中繼器R 與目的裝置D之間的信道增益，并且《4^ e C'Vii是噪聲向量。
[0137] 在N個(gè)傳輸信道使用結(jié)束時(shí)，目的裝置嘗試從每個(gè)源中提取消息。通過將接收的塊 寫成：
[013引
I到第T個(gè)傳輸時(shí)隙；W及
[0139]
在第T個(gè)傳輸時(shí)隙之后；
[0140] 然后在圖10中示意性地示出了目的裝置的聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)解碼器的操作。
[0141] 在每次解碼迭代：
[0142] 步驟1，多用戶解碼器：
[0143] -計(jì)算來自源的碼字的先驗(yàn)概率比(LAPR)的對(duì)數(shù)并將其傳輸至信道解碼器；
[0144] -計(jì)算來自中繼器的碼字的LAPR并將其傳輸至網(wǎng)絡(luò)解碼器；
[0145] 步驟2,信道解碼器：
[0146] -計(jì)算來自源的交錯(cuò)的碼字的LAPR并將其傳輸至多用戶解碼器；
[0147] -計(jì)算來自源的消息的LAPR并將其傳輸至網(wǎng)絡(luò)解碼器；
[0148] 步驟3,網(wǎng)絡(luò)解碼器計(jì)算：
[0149] 來自中繼器的交錯(cuò)的碼字的LAPR并將其傳輸至多用戶解碼器；
[0150] 來自源的消息的外部LLR，并將其傳輸至信道解碼器；
[0151 ] 來自源的(經(jīng)解碼的）消息的LAPPR。
[0152] 圖11是比示出了目的裝置的聯(lián)合信道網(wǎng)絡(luò)解碼器的圖10更詳細(xì)的圖解。此圖解示 出了開關(guān)(斷路器）。當(dāng)且僅當(dāng)中繼器在N個(gè)傳輸信道使用過程中被激活時(shí)（即，如果其已經(jīng) 能夠無錯(cuò)地解碼消息并對(duì)傳輸它的話），該開關(guān)閉合。否則，開關(guān)打開并且SIS0網(wǎng)絡(luò)解碼器 不被激活。在運(yùn)種情形下，解碼器不僅僅是聯(lián)合多用戶解碼器(MUD)和解碼器。
[0153] 在一個(gè)實(shí)施例中，MARC系統(tǒng)具有多個(gè)中繼器Rj。不管MARC系統(tǒng)的中繼器的數(shù)量L是 多少，源的操作是相同的，并且運(yùn)考慮了由源執(zhí)行的遞增冗余編碼。
[0154] 每個(gè)中繼器可W執(zhí)行W上描述的中繼方法而忽略可能有其他中繼器轉(zhuǎn)播的信號(hào)。
[0155] 在中繼器Rj的另一個(gè)實(shí)施例中，中繼器可W考慮已經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)其他中繼器發(fā) 射的信號(hào)，并且中繼器將代表無錯(cuò)解碼的消息的信號(hào)不僅發(fā)送至目的裝置D而且發(fā)送至一 個(gè)或多個(gè)其他中繼器。在運(yùn)種實(shí)現(xiàn)方式中，參照?qǐng)D2,中繼器包括由決策單元DU并且然后由 編碼和傳輸單元Επ?跟隨的迭代聯(lián)合檢測(cè)解碼單元DDU。然而，與圖2比較，聯(lián)合檢測(cè)解碼單 元DDU和編碼和傳輸單元ETU具有某些特定的特征。
[0156] 為了簡(jiǎn)化描述，考慮具有兩個(gè)中繼器R1和R2的MARC系統(tǒng)。出于說明性目的，假定中 繼器R1和R2分別在塊T1和T2結(jié)束時(shí)開始發(fā)射，并且Τ1《Τ2。在圖12中示出了運(yùn)種情況。在所 示示例中，中繼器R1在切換闊值Β1之后并且在中繼器R2之前同時(shí)解碼兩個(gè)源S1和S2。當(dāng)中 繼器R2已經(jīng)切換至選擇性監(jiān)聽階段時(shí)，中繼器R1開始傳輸代表來自源S1和S2的消息的信 號(hào)。如果中繼器R1與中繼器R2之間的鏈路質(zhì)量很好，那么中繼器R2可W從由中繼器R1傳輸 的信號(hào)中受益。運(yùn)可W使能夠在選擇性監(jiān)聽階段過程中解碼兩個(gè)源，而在缺乏來自中繼器 R1的信號(hào)的情況下，將已經(jīng)能夠僅解碼兩個(gè)源中的一個(gè)源(示例中的源S1)。
[0157] 由中繼器R2接收的序列可W被寫成：
[015 引
[0159] 同時(shí)接收塊 b，其中，be{l，2，...，Tl}。
[0160] 在塊T1結(jié)束時(shí)，中繼器R1切換至編碼和傳輸階段。因此，中繼器R2開始接收來自中 繼器R1的信號(hào)。由中繼器R2接收的序列可W被寫成：
[0161]
同時(shí)接收塊b，其中，be{Tl，…，T2};
[0162] 其中，表達(dá)式馬;.62€€代表源Si與中繼器R2之間的信道增益，hRl,R2eC代表中繼器 尺1與中繼器32之間的信道增益，并且<1> eCA^*是噪聲向量。
[0163] 在圖13中示出用于中繼器R2的迭代聯(lián)合檢測(cè)和解碼的單元DDUdDDU使用所有之前 接收的塊直到當(dāng)前塊b:嫂，嫂，…，嫂，W便從源録&，錢…，窩％中提取消息的估計(jì)。DDU 的結(jié)構(gòu)及其操作類似于如在圖11中針對(duì)僅具有一個(gè)中繼器的MARC系統(tǒng)示出的目的裝置的 迭代聯(lián)合檢測(cè)和解碼單元的結(jié)構(gòu)和操作。參照?qǐng)D13,如果接收的序列yi；U = U，...，S-1包 含來自中繼器R1的信號(hào)，那么相應(yīng)的開關(guān)閉合。如果在網(wǎng)絡(luò)解碼器R1上游的運(yùn)些開關(guān)中的 一個(gè)開關(guān)閉合，那么網(wǎng)絡(luò)解碼器R1就被激活。
[0164] 決策單元DUW與W上描述的相同的方式工作，并且其基于來自源的經(jīng)解碼的消息 做出決策。決策單元DU輸出多條源消息，運(yùn)些源消息已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼并在中繼器從監(jiān)聽 階段切換至編碼和傳輸階段之后被中繼器的編碼和傳輸單元ETU所考慮。
[0165] 在切換之后，在圖14中示出的ETU具有來自每個(gè)源的k個(gè)信息位，針對(duì)每個(gè)源的消 息已經(jīng)被正確地解碼。
[0166] 已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼的消息最初被交錯(cuò)，并且然后ETU利用網(wǎng)絡(luò)編碼繼續(xù)行進(jìn)。
[0167] 考慮中繼器Rj，其中，j = l至L，在圖15中詳細(xì)示出的相關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)編碼0R,是在q 元素伽羅瓦域GP(q)中Μ維的向量aj=[ai,j a2j…aM,j]T其中，q〉2。假定針對(duì)給定的配置， 此中繼器僅檢測(cè)其索引位于集合?Ι 中的J條消息，那么在選擇性接收模式中網(wǎng)絡(luò) 編碼的結(jié)果UR,j是線性組合
其中，U'l代表來自源i的已經(jīng)被交錯(cuò)并被無錯(cuò)地解 碼的消息，其中，ie^。運(yùn)相當(dāng)于將其索引未被包含在集合J沖的向量a撕系數(shù)設(shè)置 為零。因此，有可能針對(duì)每個(gè)中繼器定義有效的網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼依賴于來自源的消息 使得其還不可能無錯(cuò)地(沒有從源到相應(yīng)的中繼器的鏈路中斷）進(jìn)行檢測(cè)。在此上下文中， 來自中繼器的非傳輸是有效的網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼在于Μ維的零向量。隱含地，無錯(cuò)檢測(cè) 的消息元素屬于GF(q)，其可能需要從二進(jìn)制域F2到域GF(q)的轉(zhuǎn)化器，并且反之亦然，在圖 15中分別寫成F和Fi，轉(zhuǎn)化器使得log2 (q)位對(duì)應(yīng)于GF (q)的符號(hào)。向量UR, j可W從矩陣T中獲 得，使得：
[016 引
[0169] 其中，T是與所考慮的鏈路到中繼器中斷的配置相關(guān)聯(lián)的MXL維的編碼矩陣。當(dāng)被 中斷的源到中繼器鏈路的數(shù)量Q小于或等于L時(shí)，網(wǎng)絡(luò)編碼據(jù)說具有全分集，當(dāng)且僅當(dāng)矩陣
[0170] G=[ImT]
[0171] 當(dāng)隨機(jī)刪除kQ列時(shí)從滿秩Μ中留下巧中，Im是Μ維單位矩陣）。如果Q = 0(無源到 中繼器鏈路被中斷），那么此特性針對(duì)任何的中斷配置為真，矩陣：
[0172] Go=[Im To]
[0173] 代表具有最小距離為L(zhǎng)+1的MDS碼。因?yàn)镼 = 0,所W遵循
[0174] Το= [a化2...aL]。
[0175] 處于非選擇性接收模式的網(wǎng)絡(luò)碼相當(dāng)于非傳輸。
[0176] ETU執(zhí)行類似于源的編碼和調(diào)制模式的編碼和調(diào)制方案:遞增冗余編碼、每個(gè)塊不 同的交錯(cuò)、調(diào)制。差異來自于添加一個(gè)用于根據(jù)保留用于來自中繼器的傳輸?shù)膫鬏斝诺朗?用的次數(shù)來選擇多個(gè)塊進(jìn)行傳輸?shù)膯卧?。此選擇單元在交錯(cuò)之前進(jìn)行干設(shè)，但是其可W同 樣很好地在交錯(cuò)之后進(jìn)行干設(shè)。編碼模塊借助于遞增冗余碼對(duì)消息UiV進(jìn)行編碼并且將消 息咕轉(zhuǎn)換成比特，寫成E巧'所產(chǎn)生的碼字被拆分成B '個(gè)冗余塊，寫成 一 0
eif"'其中，i = l，2,.. .，β/。每個(gè)塊包括個(gè)位，其中 遞增冗余碼可W ， 是系統(tǒng)類型的，在運(yùn)種情況下，信息位被包含在第一個(gè)塊中：
不管遞增冗余碼是否 是系統(tǒng)類型的，其為使得來自Β'個(gè)塊中的第一個(gè)塊c|可W獨(dú)立于其他塊被解碼。最高編碼 速率為&/心,.1并且其不可^大于一，"&1>^^^中繼器如勺最低效率為^/^，在第一個(gè)塊之 3 ' Q 0 后的每個(gè)塊I詩1:1 </ ?Ξ 包括奇偶校驗(yàn)位，運(yùn)些奇偶校驗(yàn)位為第一個(gè)塊添加冗余，運(yùn)些塊 沾: 1 < / :^ S'}中的每個(gè)塊能夠與塊1至塵-1聯(lián)合地被解碼。
[0177] 每個(gè)碼c|由不同的交錯(cuò)器交錯(cuò)，被寫成交錯(cuò)器用于對(duì)抗可W在經(jīng)由信道進(jìn) 行的傳輸過程中發(fā)生的衰落，并且用于向中繼器給出指紋，該指紋使得運(yùn)些源和中繼器更 容易由目的裝置分開。
[0178] 用于選擇用于傳輸?shù)膲K的單元選擇多個(gè)塊，運(yùn)些塊在給定保留的傳輸信道使用的 數(shù)量的情況下可W被傳輸。假定在接收塊T之后中繼器從監(jiān)聽階段切換至編碼傳輸階段，那 么針對(duì)來自中繼器的傳輸保留著B-T個(gè)傳輸信道使用。在交錯(cuò)之后選擇的塊被給予索引T+1 至B'
[0179] 每個(gè)選擇的部分被調(diào)制W便獲得復(fù)數(shù)碼字
> 其中，
的復(fù)數(shù)信號(hào)并且其中， 齡,是調(diào)制階數(shù)。
[0180] 在傳輸信道的B/《B-T個(gè)使用過程中，中繼器發(fā)射由B'個(gè)塊構(gòu)成的碼字
每個(gè)塊自身是碼字，因?yàn)槠鋪碜赃f增冗余編碼器。
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[0186] 附件；
[0187] 化3:"對(duì)數(shù)似然比"
[0188] 針對(duì)隨機(jī)二進(jìn)制變量U，其對(duì)數(shù)似然比化LR)由W下關(guān)系式定義：
[0189]
[0190] 其中，關(guān)系式Pu(u)指示隨機(jī)變量U取值U的概率。
[0191] LAPPR:"對(duì)數(shù)A后驗(yàn)概率比"
[0192] 基于通常對(duì)應(yīng)于接收的信號(hào)的觀察表示LLR條件句。
[0193]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種由半雙工中繼器j針對(duì)包括多個(gè)源、該半雙工中繼器j和至少一個(gè)其他中繼器以 及目的裝置的電信系統(tǒng)執(zhí)行的中繼方法(1)，該方法包括： -接收由這些源在傳輸信道的N次使用過程中發(fā)射的多個(gè)碼字的接收階段，由源發(fā)射的 連續(xù)碼字對(duì)應(yīng)于B個(gè)塊，其中的第一個(gè)塊能夠獨(dú)立于其他塊被解碼，此階段包括基于接收的 碼字估計(jì)來自每個(gè)源的消息的解碼步驟，該消息與由該源發(fā)射的這些碼字(cs)相關(guān)聯(lián)； -由該中繼器對(duì)無錯(cuò)解碼的多條消息執(zhí)行的檢錯(cuò)和決策步驟；以及 -對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼并將其傳輸至該目的裝置的階段，該信號(hào)僅代表已經(jīng)被無錯(cuò)解碼的 那些消息并且包括借助于遞增冗余碼進(jìn)行以獲得經(jīng)信道編碼的碼字的信道編碼； 從而使得該中繼器在接收B1個(gè)塊之后從非選擇性接收轉(zhuǎn)到選擇性接收，并且在決策步 驟的控制下從該接收階段切換至該編碼和傳輸階段，其中，1<B1〈B-1，B>2。2. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法（1)，其中，由另一個(gè)中繼器在該傳輸信道的該N次 使用過程中發(fā)射的多個(gè)碼字也在該接收階段過程中被接收，并且其中，該解碼步驟基于從 這些源以及從至少另一個(gè)中繼器接收的多個(gè)碼字估計(jì)來自這些源的這些消息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法（1)，其中，該編碼和傳輸階段包括網(wǎng)絡(luò)編碼，該網(wǎng)絡(luò)編碼 是應(yīng)用于被無錯(cuò)解碼的這些消息的非雙射滿射函數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法（1)，其中，由該中繼器j執(zhí)行的該編碼和傳輸階段包括在 信道編碼之前僅交錯(cuò)無錯(cuò)解碼的那些消息并且對(duì)向量aj = [au …aw]T進(jìn)行代數(shù)網(wǎng) 絡(luò)編碼，該代數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼在于在這些交錯(cuò)的消息的嚴(yán)格大于兩階的有限域中進(jìn)行線性組合 以便獲得經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的碼字，這些線性組合在該系統(tǒng)的這些中繼器之間成對(duì)地獨(dú)立。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法（1 )，其中，該經(jīng)信道編碼的碼字被每塊地交錯(cuò)，該碼字的 每個(gè)塊由在這些塊中不同的交錯(cuò)器所交錯(cuò)，并且其中，該編碼和傳輸階段進(jìn)一步包括在交 錯(cuò)之后從這些碼字塊中選擇多個(gè)塊以便將該碼字的用于傳輸?shù)拈L(zhǎng)度適配成在該中繼器已 經(jīng)從該接收階段切換至該編碼和傳輸階段之后保留的傳輸信道使用的次數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法（1)，其中，該遞增冗余碼是具有可變編碼速率的刪余 turbo 碼。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法（1)，其中，該遞增冗余碼是具有可變編碼速率的刪余卷 積碼。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法(1 )，其中，該遞增冗余碼是具有可變編碼速率的LDPC碼。9. 一種在數(shù)據(jù)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，所述程序包括被適配成用于當(dāng)所述程序在用于 MARC系統(tǒng)的中繼器中被加載并被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的中繼數(shù)字 信號(hào)的方法的多條程序指令。10. -種數(shù)據(jù)介質(zhì)，該數(shù)據(jù)介質(zhì)包括被適配成用于當(dāng)所述程序在用于MARC系統(tǒng)的中繼 器中被加載并被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的中繼數(shù)字信號(hào)的方法的多 條程序指令。11. 一種半雙工中繼器(Rj)，該半雙工中繼器用于包括多個(gè)源、該中繼器和至少一個(gè)其 他中繼器以及目的裝置的電信系統(tǒng)，用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的中繼方 法，并且包括： -解碼裝置(DDU)，該解碼裝置用于基于所接收的對(duì)應(yīng)于由這些源在N次信道使用過程 中發(fā)射的多個(gè)碼字的多個(gè)字估計(jì)來自每個(gè)源的消息，由源發(fā)射的連續(xù)碼字對(duì)應(yīng)于B個(gè)塊，其 中的第一個(gè)塊能夠獨(dú)立于其他塊被解碼，該消息與由該源發(fā)射的這些碼字相關(guān)聯(lián)； -編碼和傳輸單元(ETU)，該編碼和傳輸單元包括實(shí)現(xiàn)遞增冗余碼的信道編碼器； -決策裝置(DU)，該決策裝置用于決定哪些消息已經(jīng)被無錯(cuò)地解碼以便致使該中繼器 在接收B1個(gè)塊之后從非選擇性接收轉(zhuǎn)到選擇性接收；以及切換裝置，該切換裝置用于將已 經(jīng)被無錯(cuò)解碼的多條消息切換至該編碼和傳輸單元(ETU)，其中，，B>2。12. 根據(jù)前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中繼器(Rj)，其中，該解碼裝置(DDU)基于在該N次傳輸 信道使用過程中從這些源接收的多個(gè)碼字以及從至少該另一個(gè)中繼器接收的多個(gè)碼字估 計(jì)來自這些源的這些消息。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的中繼器(Rj)，其中，該編碼和傳輸單元(ETU)包括用于僅交 錯(cuò)無錯(cuò)解碼的那些消息的交錯(cuò)器以及向量aj = [au …aw]T的代數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼器，該代 數(shù)網(wǎng)絡(luò)編碼器用于在這些交錯(cuò)的消息的嚴(yán)格大于兩階的有限域中執(zhí)行線性組合以便獲得 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編碼的碼字，這些線性組合在該系統(tǒng)的這些中繼器之間成對(duì)地獨(dú)立。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的中繼器(Rj)，其中，該編碼和傳輸單元(ETU)進(jìn)一步包括： -用于對(duì)該經(jīng)信道編碼的碼字進(jìn)行塊交錯(cuò)的多個(gè)相互不同的塊交錯(cuò)器，以及 -塊選擇裝置，該塊選擇裝置用于從這些交錯(cuò)的碼字塊中選擇多個(gè)塊以便將該碼字的 用于傳輸?shù)拈L(zhǎng)度適配成在切換該切換裝置之后保留的傳輸時(shí)隙的數(shù)量。15. -種MARC系統(tǒng)（SYS)，該MARC系統(tǒng)具有多個(gè)中繼器，其中，這些中繼器為根據(jù)權(quán)利要 求11至14中任一項(xiàng)所述。
【文檔編號(hào)】H04L1/00GK106063173SQ201480075675
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2014年12月18日
【發(fā)明人】A.穆罕默德, R.維索茲, A.伯塞特
【申請(qǐng)人】奧蘭治