專利名稱：用于在通信網(wǎng)絡中進行中繼的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在通信網(wǎng)絡中進行中繼的方法和裝置。按照一般的方式，本發(fā)明涉及數(shù)字通信的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明更具體地涉及網(wǎng)絡編碼的問題，網(wǎng)絡具有形成該問題的一部分的中繼站。本發(fā)明應用到(使用多接入中繼信道(MARC)模型)由多個源、中繼站、和目的地組成的多用戶網(wǎng)絡。在這種類型的網(wǎng)絡拓撲中，源為了中繼站R和目的地D的意圖而廣播它們的編碼的信息序列。中繼站不得不對從源接收的信號進行解碼，并在添加適于創(chuàng)建空間分布網(wǎng)絡代碼的其自己的冗余的同時對接收的信號進行(聯(lián)合)重新編碼。在目的地處，包括從源接收的編碼序列和從中繼站發(fā)送的編碼序列的空間分布編碼序列的解碼取決于聯(lián)合信道/網(wǎng)絡解碼算法。出現(xiàn)的問題之一在于，從源節(jié)點到中繼節(jié)點R的連接不總是使得能夠在節(jié)點R處沒有誤差地解碼所接收的信號。最終目的地必須能夠恢復包括穿過的無線電鏈路的質(zhì)量的接收信號的可靠性。此外，為(HD )和全雙工(FD )中繼站，并還應用到正交鏈路(沒有干擾)和非正交鏈路。無線網(wǎng)絡的節(jié)點之間的合作的構(gòu)思在過去幾年已變得日益成功。已經(jīng)示出的是，該構(gòu)思的某些實際實施例使得可能增加無線通信系統(tǒng)的傳送的譜效率和可靠性兩者。網(wǎng)絡編碼是其中網(wǎng)絡的節(jié)點不僅共享它們自己的資源(功率、帶寬等)而且共享它們的計算能力的高級形式的合作，由此創(chuàng)建當信息通過節(jié)點傳播時、變得日益有效的一類分布編碼。該編碼導致在分集和編碼方面的實質(zhì)增長。在其中源不知道S — R信道的具有瑞利波衰落的中繼信道的現(xiàn)實情況下，存在其中中繼站將對來自源的消息進行不完全解碼的非零概率。這可導致傳播到目的地的誤差。在現(xiàn)有技術(shù)中，IEICETransactions on Communication, Vol.E92-B, No. 11, November2009 中發(fā)表的作者為 S. Tang, J. Cheng, C. Sun, R. Miura, S. Obana的科技出版物“Joint channel and network decoding for XOR-based relay inmult1-access channel”中披露了能實現(xiàn)全分集的用于雙源MARC網(wǎng)絡的聯(lián)合信道/網(wǎng)絡代碼，并且其通過應用用于中繼的“聯(lián)合選擇性”功能來考慮源一到一中繼站鏈路的不可靠性。為了這樣做，如果沒有誤差地解碼了從源接收的兩個消息，則中繼站傳送所接收的消息的網(wǎng)絡編碼的版本。該現(xiàn)有技術(shù)科技出版物中描述的該技術(shù)包括至少以下兩個缺陷 中繼功能取決于“聯(lián)合選擇性”方案如果在中繼站處將兩個源消息之一檢測為有錯，則中繼站不傳送任何東西；以及 “編碼設計”限于以下情況，其中源和中繼站使用相同編碼方案。ISWCS2007, 4th International Symposium on Wireless Communication Systems, 2007，IEEE, Piscataway，NJ, USA, Octoberl, 2007(2007-10-01)pp. 732-736，XP031166866中發(fā)表的作者為Dereje H. Woldegebreal等的科技出版物^ Mul tip I e-access relaychannel with network coding and non-1deal source-relay channels”按照理論方式描述了 MARC系統(tǒng)，其取決于以下假設，即，與目的地處的異或(XOR)解碼分離地執(zhí)行來自源和中繼站的信號的信道解碼。在“自適應”模式中，僅當中繼站從源接收的兩個消息已被正確解碼時，中繼站才傳送網(wǎng)絡編碼。如果這沒有發(fā)生(檢測到錯誤)，則中繼站傳送在沒有錯誤的情況下解碼的消息(如果存在該消息的話)，或者中繼站保持沉默。誤差檢測可基于循環(huán)冗余校驗(CRC)并且中繼站可然后添加“額外比特”的傳送，以指示解碼的結(jié)果。在沒有描述實現(xiàn)MARC系統(tǒng)的方法的情況下、計算MARC系統(tǒng)的理論性能限制時，必然涉及該出版物。本發(fā)明 尋求改進該情況。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供了一種在具有多個源、中繼站和目的地的通信系統(tǒng)中進行選擇性中繼的方法，該方法包括以下步驟 該中繼站接收所述源分別傳送的消息，以便獲得所述消息的估計； 該中繼站檢測所估計的消息中的誤差； 該中繼站向該目的地傳送代表性信號，該信號僅代表沒有檢測到誤差的那些消息，并且由向沒有誤差地檢測到的消息應用的非雙射滿射函數(shù)引起，該函數(shù)包括交織和編石馬;和 在檢查信號指示在該代表性信號中代表的至少一個消息的情況下(S卩，參與所述信號)，該代表性信號由該中繼站向該目的地傳送。必須交織沒有誤差地檢測到的消息，以便在目的地處執(zhí)行源和中繼信號的聯(lián)合信道解碼。由此，當源一到一中繼站鏈路不是非?？煽繒r，本發(fā)明的方法使得可能限制誤差從中繼站向目的地的傳播。在兩個源的特定情況下，該代表性信號對于沒有誤差地檢測到的每一消息指示該消息僅來自所述源中的相應一個源、或者沒有誤差的兩個消息來自兩個源。結(jié)果，在檢測到來自兩個源的消息具有誤差的情況下，中繼站不單獨地傳送任何信號。在其他情況下，中繼站傳送消息，該消息代表來自兩個源之一的消息(當有誤差地檢測到另一消息時)、或者代表其每一個來自所述源中的相應一個源的兩個消息(當沒有誤差地檢測到兩個消息時)。當存在多于兩個源時，以上原理按照類似方式應用，兩個源由n個源代替，n是源的數(shù)目，其被理解為傳送的信號代表最多n個消息，但是它可同樣地代表它們中的僅一個消息。在一個實現(xiàn)中，在沒有誤差地檢測到至少兩個消息的情況下，該代表性信號由網(wǎng)絡和信道編碼函數(shù)產(chǎn)生，該函數(shù)取決于沒有誤差地檢測到的消息的數(shù)目、并且被應用到?jīng)]有檢測到誤差的那些消息。利用這樣的編碼，中繼站傳送的信號不能使得目的地檢測到源所傳送的消息；目的地必須實現(xiàn)同時利用中繼站發(fā)送的代表性信號、以及目的地接收的直接來自源的信號的聯(lián)合檢測。假設中繼站錯誤檢測的消息不參與代表性信號的內(nèi)容，則這通過提供僅代表中繼站已沒有誤差地接收到的至少一個信號的信號，來有利地使得可能改進聯(lián)合檢測方法。當中繼站沒有誤差地檢測不到消息時，中繼站不傳送任何代表性信號。
在一個實現(xiàn)中，借助于CRC類型代碼來執(zhí)行誤差檢測步驟。這使得可能優(yōu)化誤差檢測。在特定實現(xiàn)中，網(wǎng)絡和信道編碼函數(shù)包括僅沒有檢測到誤差的那些消息的模2(異或(XOR))加。如果所有其他是已知的，則這使得可能恢復消息。在知道模2加和其他消息的情況下，可能恢復一個消息?？梢栽谠撋舷挛闹惺褂脵z查信號，以便確定按照該方式恢復的消息所源自的源。在一個實現(xiàn)中，消息的模2 (異或)加和它們相應的CRC代碼一起執(zhí)行。這使得可能在目的地處測試消息中的誤差的存在，該消息由來自中繼站的接收信號解碼，并且由來自在目的地處接收的直接來自源的信號的解碼/檢測的先驗信息解碼。這導致目的地處的接收的簡化。在一個實施例中，中繼站向沒有檢測到誤差的消息應用信道編碼。盡管模2(異或)加使得可能向系統(tǒng)提供全分集(即，使得可能在單一鏈路中斷的情況下，恢復所有消息一一知道模2加和其他消息，可能恢復一個消息)，但是該信道編碼使得可能按照對中繼站處的XOR產(chǎn)生的信號的編碼所引起的附加冗余的成本，實現(xiàn)每一源的二進制誤差率(或目的地處的每一源的每一消息的誤差率)的更好性能。該實現(xiàn)中在中繼站處組合來自源的數(shù)據(jù)的方式使得可能獲得目的地處的全分集，同時使得誤差向目的地的傳播最小化。本發(fā)明還提供了一種在具有多個源和目的地的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼裝置，該中繼裝置的特征在于，它包括以下部件，用于 接收所述源分別傳送的消息，以便獲得所述消息的估計； 檢測所估計的消息中的誤差； 向該目的地傳送代表性信號，該信號代表僅沒有檢測到誤差的那些消息，并且由向沒有誤差地檢測到的消息應用的`并包括交織和編碼的非雙射滿射函數(shù)產(chǎn)生；和 在檢查信號指示在該代表性信號中代表的至少一個消息的情況下，該代表性信號由所述中繼裝置向該目的地傳送。本發(fā)明還提供了一種包括代碼指令的計算機程序，當該指令由處理器運行時，用于實現(xiàn)選擇性中繼方法的步驟。本發(fā)明還提供了一種用于包括代碼指令的計算機程序的記錄介質(zhì)，當該指令由處理器運行時，用于實現(xiàn)選擇性中繼方法的步驟。本發(fā)明還提供了一種用于接收消息的方法，該消息接收方法在用于實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的中繼方法的具有多個源和中繼站的MARC系統(tǒng)的目的地中實現(xiàn)，該消息接收方法的特征在于它包括以下步驟 迭代檢測/解碼，在中繼站傳送的指示在代表性信號中代表的至少一個消息的檢查信號的檢查下，聯(lián)合應用到來自源的接收消息、和來自中繼站的接收信號，該接收信號代表來自源的、并且由中繼站沒有誤差地接收到的消息。在一個實現(xiàn)中，該代表性信號來自由所述傳送的代表性信號中代表的所述檢查信號指示的消息的模2加。如上所述，該模2加使得可能在知道所有其他消息的情況下恢復消息。知道模2加和其他消息使得可能恢復一個消息，并由此當存在僅一個中斷的鏈路時，可能恢復所有消息。
在一個實現(xiàn)中，檢測/解碼步驟是迭代的。迭代方法對于在目的地處實際執(zhí)行聯(lián)合檢測是最有效的(在性能和復雜性方面)，同時連同從中繼站接收和傳送的代表性信號一起來利用從源接收和傳送的信號。本發(fā)明還提供了一種用于具有多個源和中繼站的通信網(wǎng)絡的消息接收裝置，該裝置的特征在于它包括以下部件，用于 按照迭代方式并且在中繼站傳送的指示在代表性信號中代表的至少一個消息的檢查信號的檢查下，對來自源的接收消息、和來自中繼站的接收信號進行聯(lián)合檢測/解碼，該接收信號代表由中繼站沒有誤差地接收到的消息。本發(fā)明還提供了一種包括代碼指令的計算機程序，當該指令由處理器運行時，用于實現(xiàn)該接收方法的步驟。本發(fā)明還提供了一種用于包括代碼指令的計算機程序的記錄介質(zhì)，當該指令由處理器運行時，用于實現(xiàn)該接收方法的步驟。上面在中繼方法的上下文中描述的可選特征可應用到上述中繼裝置、程序、和記錄介質(zhì)。本發(fā)明還提供一種通信系統(tǒng)，包括上面說明的至少一個中繼裝置和至少一個接收
>J-U裝直。


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在純粹為了本發(fā)明的實現(xiàn)的說明目的而給出的以下描述的幫助下，并且參考附圖，可更好地理解本發(fā)明，其中圖1示出了本發(fā)明的方法的實現(xiàn)；圖2示出了 MARC類型信道；圖3示出了在多用戶MARC網(wǎng)絡中與鏈路的合作的方案；圖4a示出了在選擇無錯消息的一般情況下的中繼站的處理；圖4b示出了特別用于異或和空時編碼/調(diào)制的中繼站的處理；圖4c示出了特別用于異或和ST-BICM的中繼站的處理；圖4d示出了用于異或和ST-BICM情況的中繼站的處理的等效模型；圖4e示出了用于異或和BICM情況的中繼站的處理的等效模型；圖5示出了中繼站處的檢測/解碼方案；圖6是解調(diào)器的詳細方案；圖7是解碼器的詳細方案；以及圖8、9和10是目的地處的聯(lián)合檢測/解碼方案。
具體實施例方式下面關(guān)于MARC網(wǎng)絡進行以下假設 源、中繼站、和目的地被很好地同步；以及 源是獨立的(它們之間不存在相關(guān)性)。圖1示出了在一個實現(xiàn)中的本發(fā)明的方法。該方法包括接收步驟(在圖1中寫作REC)，其中中繼站R接收消息Ul、u2、.......uN，所述消息中的每一個與相應源關(guān)聯(lián)；檢測步驟(在圖1中寫作DET)，其中中繼站R檢測消息中的誤差；和傳送步驟(在圖1中寫作TRANS)，其中中繼站(R)向目的地(D)傳送信號，該信號代表僅沒有檢測到誤差的那些消息。該代表性信號連同檢查信號一起由中繼站R傳送到目的地D，該檢查信號指示在該代表性信號中代表哪些消息。圖2是在中繼信道R的幫助下在N個節(jié)點S:、S2、......、Sn和目的地D之間的通
信的抽象模型。本發(fā)明的通信系統(tǒng)包括至少中繼站R和目的地D。作為說明，在下面的描述中，對MARC網(wǎng)絡給予考慮，MARC網(wǎng)絡具有所謂“半雙工”中繼站(即，不能同時接收和傳
送的中繼站)，并具有時間正交的鏈路。由此，區(qū)分N+1個傳送階段。源51........Sn在前
N個傳送階段期間向中繼站和目的地廣播它們的數(shù)據(jù)。中繼站沉默并執(zhí)行聯(lián)合解碼/重新編碼，以便推導出在下一階段期間要發(fā)送的信號。源使用信道代碼，而中繼站中使用網(wǎng)絡代碼，以便智能組合從N個源檢測的消息。下面，對于該模型提出新的聯(lián)合信道/網(wǎng)絡編碼/解碼方法。作為示例，每一源是通信網(wǎng)絡中的移動終端。作為示例，中繼站可以是“輕量級”基站或終端，而目的地可以是例如基站。在變型中，每一源可以是例如基站。中繼站可以例如是“輕量級”基站或終端，而目的地可以是例如終端。在這些變型配置中，目的地在從所有源接收消息的意義上可以是集中器(concentrator)節(jié)點，并且它可以適于解碼按照聯(lián)合方式接收的所有消息。圖3中示出了該系統(tǒng)的模型。源S1........Sn試圖`將分割為塊U1........Un的它們的數(shù)據(jù)傳送到目的地。在
一個實現(xiàn)中，每一消息塊包括它自己的循環(huán)冗余校驗(CRC)。塊Ui G F2K，iG {1，...，N}具有長度K，并且假設源在統(tǒng)計上是獨立的(F2是兩個元素的伽羅瓦域)。每一源Si具有Ti個天線，并使用空時調(diào)制和編碼方案 y該方案將每一消息向量Ui與屬于基數(shù)
X i I =2^ (Qi G N)的復雜星座X ,的編碼和調(diào)制信號X, G X^i相關(guān)聯(lián) ; FkXi在下面被稱作源Si所傳送的碼字。假設N個源Si在N個正交傳送階段中傳送它們的碼字X, G ，每一個在Ni個信道利用期間。具有Rx個接收天線和Tk個傳送天線的中繼站在前N個階段期間接收碼元的擾亂版本
權(quán)利要求
1.一種在具有多個源(SpS2........SN)、中繼站(R)、和目的地(D)的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼方法，該方法的特征在于，其包括以下步驟 該中繼站(R)接收所述源分別傳送的消息(U1, ,U2........Un),以便獲得所述消息的估計； 該中繼站(R)檢測所估計的消息(U1,、u2........uN)中的誤差； 該中繼站(R)向該目的地(D)傳送代表性信號，該信號僅代表沒有檢測到誤差的那些消息、并且由向沒有誤差地檢測到的消息應用的非雙射滿射函數(shù)產(chǎn)生，該函數(shù)包括交織和編碼；和 在檢查信號指示在該代表性信號中代表的至少一個消息的情況下，該代表性信號由該中繼站(R)向該目的地(D)傳送。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼方法，其中，在沒有誤差地檢測到至少兩個消息的情況下，該代表性信號由網(wǎng)絡和信道編碼函數(shù)產(chǎn)生，該函數(shù)取決于沒有誤差地檢測到的消息的數(shù)目、并被應用到?jīng)]有檢測到誤差的那些消息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼方法，其特征在于，借助于CRC類型代碼來執(zhí)行該誤差檢測步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼方法，其中該網(wǎng)絡和信道編碼函數(shù)僅包括沒有檢測到誤差的那些消息的模2加的步驟。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼方法，其中所述消息的模2加連同它們相應的CRC碼一起執(zhí)行。
6.一種在具有多個源(SpS2........SN)、和目的地(D)的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼裝置(R)，該中繼裝置的特征在于，它包括以下部件，用于 接收所述源分別傳送的消息U1,、U2........uN),以便獲得所述消息的估計； 檢測所估計的消息中的誤差； 向該目的地(D)傳送代表性信號，該信號僅代表沒有檢測到誤差的那些消息、并且由向沒有誤差地檢測到的消息應用的并包括交織和編碼的非雙射滿射函數(shù)產(chǎn)生；和 在檢查信號指示在該代表性信號中代表的至少一個消息的情況下，該代表性信號由所述中繼裝置(R)向該目的地(D)傳送。
7.一種用于接收消息的方法，該消息接收方法在用于實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一個的中繼方法的具有多個源(Sp S2、.......SN)和中繼站(R)的MARC系統(tǒng)的目的地(D)中實現(xiàn)，該消息接收方法的特征在于，它包括以下步驟 檢測/解碼步驟，在中繼站(R)傳送的指示在代表性信號中代表的至少一個消息的檢查信號的控制下，聯(lián)合應用到來自源的接收消息、和來自中繼站的接收信號，該接收信號代表來自源的、并且由中繼站沒有誤差地接收到的消息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的用于通信網(wǎng)絡的消息接收方法，其中該代表性信號來自由所述傳送的代表性信號中代表的、所述檢查信號所指示的消息的模2加。
9.一種用于具有多個源(S:、S2........Sn)和中繼站(R)的通信網(wǎng)絡的消息接收裝置(D)，該裝置的特征在于，它包括以下部件，用于 按照迭代方式、并且在中繼站(R)傳送的指示在代表性信號中代表的至少一個消息的檢查信號的控制下，對來自源的接收消息、和來自中繼站的接收信號進行聯(lián)合檢測/解碼，該接收信號代表由中繼站沒有誤差地接收到的消息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的消息接收裝置(D)，其中該聯(lián)合檢測/解碼部件包括具有軟輸入和軟輸出的解碼器。
11.一種通信系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求6的至少一個中繼裝置(R)和根據(jù)權(quán)利要求9的至少一個接收裝置(D)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在包括多個源、中繼站、和接收器的通信網(wǎng)絡中的選擇性中繼方法，其特征在于，該方法包括以下步驟經(jīng)由中繼站接收所述源分別傳送的消息，以便獲得所述消息的估計；在中繼站處檢測所估計的消息的誤差；并從該中繼站向該接收器傳送信號，該信號代表還沒有檢測到誤差的單一消息，該信號由向沒有檢測到誤差的消息應用的包括交織和編碼的非雙射滿射函數(shù)產(chǎn)生。在控制信號指示在該代表性信號中代表哪些消息的情況下，該代表性信號由該中繼站向該接收器傳送。本發(fā)明還涉及通信網(wǎng)絡中用于選擇性中繼的裝置。
文檔編號H04B7/155GK103069728SQ201180040172
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者A.哈特費, R.維索茲, A.伯賽特 申請人:法國電信公司