专利名称：转发数据码方法、接收数据码方法、协作节点和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及转发数据码方法、接收数据码方法、协作节点和基站。
背景技术：
级联码是一种强有力的信道编码方式，其将外码和内码结合使用，以进一步提高传输性能，经常被应用于传统的点到点通信。在传统的点到点通信中，级联码的外码和内码都在一个点完成编码。而在多点协作网络中，由于多个点天然分布在不同位置，级联码的外码和内码就不能在一个点完成编码，多个点之间存在着自然差异，包括信道条件的差异(衰落的独立性、链路损耗的差异)、能量约束的差异(某些节点可能是市电供电的，不存在能量约束)等，如何利用这些自然差异也成为研究热点。对于多点协作网络，人们提出了协作分集技术。协作分集技术即在多用户环境下，·每个用户在发送自己信息的同时也为自己的协作伙伴发送信息，可以使系统获得空间分集增益。编码协作是协作分集技术中的一种信号处理方式，编码协作的优点在于能够直接利用现有的信道编码技术，但由于需要进行信道译码，这就增加了协作用户的编译码的复杂度，以及相应的功率开销。此外，通信网络中经常存在空闲资源，信道没有被占满，如何在协作网络中充分利用这些空闲资源，来提高终端的覆盖质量以及减少终端的功率消耗，也是协作网络需解决的问题。
发明内容
基于此，本发明所要解决的问题是提供一种用于协作网络中的协作节点的转发数据码的方法和实现该转发数据码方法的协作节点，以及用于协作网络中的基站的接收数据码的方法和实现该接收数据码方法的基站，能够充分利用系统中的空闲资源，降低协作网络的编译码难度，减少终端的功率消耗。根据本发明的一个方面，提供了一种用于协作网络中的协作节点的转发数据码的方法，可以包括以下步骤在用η个时隙为k个节点发送信息时，将n-k个时隙作为冗余时隙分配给协作节点，其中η大于k ;在每个所述冗余时隙中，所述协作节点对所接收到的来自至少一个普通节点的至少一个第一数据码进行解调和译码以得到至少一个第二数据码；所述协作节点将线性分组码作为外码对至少一个所述第二数据码进行编码，得到第三数据码；以及所述协作节点将所述第三数据码进行调制并发送至基站。通过这种方式，就可以充分利用系统中的空闲资源，该空闲资源即n-k个冗余时隙，普通节点的内码编码可以采用任何可以使接收端知道是否译对的编码方式，采用简单的线性分组码作为协作节点的外码编码，从而降低了协作节点的编译码难度，并且通过这种机制，使得普通节点的原有k份发送功率、协作节点的(n-k)份发送功率均用于传送k个数据码，使得数据码的总能量提高，获得能量增益，还可以借此减少各终端的发射功率。在上述技术方案中，优选地，所述线性分组码可以包括分布式的喷泉码、汉明码和SPC编码中的一种。当冗余时隙只有一个时，此时的外码就是单比特校验码。在上述技术方案中，优选地，所述线性分组码为汉明码时，所述汉明码的码长为所述n，以及信息位为所述k。根据本发明的又一方面，提供了一种用于协作网络中的基站的接收数据码的方法，可以包括以下步骤基站对接收到的来自η个时隙的接收信号，对所述接收信号进行解调得 到解调信号，然后译码得到η个数据码，根据协作节点在编码时采用的外码检测译错的数据码的个数，根据所述译错的数据码的个数和所述外码来进行纠错以得到正确的数据码，所述外码为线性分组码。基站接收来自普通节点和协作节点发送的数据码并对这些数据码进行译码，通过循环冗余校验码可以知道是否译对，检测译错的数据码的个数，根据译错的数据码个数情况来进行纠码。在上述技术方案中，优选地，当所述译错的数据码的个数小于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程，按照纠删方式对所述译错的数据码进行纠码。在上述技术方案中，优选地，当所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程和所述调制信号采用的调制方式以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。在上述技术方案中，优选地，在所述调制信号为软信息的情况下，包括当所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。由于外码是简单的线性分组码，根据外码的校验方程，采用纠删和最大比合并的方式对数据码进行纠码，可以降低基站的译码复杂度。在没有专设的协作节点并且有多个协作节点可用的情况下，基站可以选择合适的协作节点，该协作节点可以有更好的位置、较强的发射功率或较大天线，从而取得链路预算方面的增益。根据本发明的又一方面，提供了一种协作节点，可以包括解调译码单元，在基站为所述协作节点分配的每个时隙内，对所接收到的来自至少一个普通节点的至少一个第一数据码进行解调和译码以得到至少一个第二数据码；编码单元，将线性分组码作为外码对至少一个所述第二数据码进行编码，得到第三数据码；以及调制发送单元，将所述第三数据码进行调制并发送至基站。通过这种方式，就可以充分利用系统中的空闲资源，该空闲资源即n-k个时隙，普通节点的内码编码可以采用任何可以使接收端知道是否译对的编码方式，采用简单的线性分组码作为协作节点的外码编码，从而降低了协作节点的编译码难度，并且通过这种机制，使得普通节点的原有k份发送功率、协作节点的(n-k)份发送功率均用于传送k个数据码，使得数据码的总能量提高，获得能量增益，还可以借此减少各终端的发射功率。在上述技术方案中，优选地，所述线性分组码包括分布式的喷泉码、汉明码和SPC(单比特校验)编码中的一种。当冗余时隙只有一个时，此时的外码就是单比特校验码。根据本发明的又一方面，提供了一种基站，可以包括时隙分配单元，用于将η个时隙分配给k个普通节点，以及将n-k个时隙分配给协作节点，其中η大于k ;解调译码单元，对接收到的来自η个时隙的接收信号，进行解调得到解调信号，然后译码得到η个数据码；以及纠错单元，根据所述协作节点在编码时采用的外码检测译错的数据码的个数，根据所述译错的数据码的个数和所述外码来进行纠错以得到正确的数据码。基站接收来自普通节点和协作节点发送的数据码并对这些数据码进行译码，通过循环冗余校验码可以知道是否译对，检测译错的数据码的个数，根据译错的数据码个数情况来进行纠码。在上述技术方案中，优选地，所述纠错单元在所述译错的数据码的个数小于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程，按照纠删方式对所述译错的数据码进行纠码。在上述技术方案中，优选地，所述纠错单元在所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程和所述调制信号采用的调制方式以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。在上述技术方案中，优选地，所述纠错单元在所述调制信号为软信息的情况下，以及在所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。由于外码是简单的线性分组码，根据外码的校验方程，采用纠删和最大比合并的方式对数据码进行纠码，可以降低基站的译码复杂度。在没有专设的协作节点并且有多个协作节点可用的情况下，基站可以选择合适的协作节点，该协作节点可以有更好的位置、较强的发射功率或较大天线，从而取得链路预算方面的增益。
图I示出了根据本发明的实施例的协作网络系统的示意图；图2示出了普通情况下的TDMA系统时隙安排的示意图；图3示出了根据本发明的实施例的TDMA系统时隙安排的示意图；图4示出了根据本发明的实施例的协作节点的框图；图5示出了根据本发明的实施例的基站的框图；图6示出了根据本发明的实施例的协作节点的数据码转发的示意图；图7示出了根据本发明的实施例的基站解码的示意图；图8示出了根据本发明的实施例的用于协作网络中的协作节点的转发数据码的方法；图9示出了根据本发明的实施例的用于协作网络中的基站的接收数据码的方法；图10示出了根据本发明的实施例的内码编码的示意图；图11示出了根据本发明的实施例的外码编码的示意图；以及图12示出了根据本发明的实施例的仿真效果图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。图I示出了根据本发明的实施例的协作网络系统的示意图。图I中的S1、S2、S3是普通节点，S4是协作节点(具有协作功能的用户终端)，BS是基站。S1、S2、S3和S4这些邻近的节点构成了一个簇，簇内的这些节点之间足够靠近，使得其信道条件可以支持理想可靠的传输。所有节点与基站(BS)保持时间同步关系。簇内的节点总数可以有N个(N为大于等于2的整数)，不仅限于图I中所示的节点的个数，但是至少有一个节点具有协作功能，其余是普通节点。 协作节点(具有协作功能的用户终端)和普通节点(普通用户终端)的差异在于协作节点具有监听其他普通节点发送信息的能力，协作节点和基站(BS)之间有用于支持协作式级联码的专用信令信道。协作节点可以是一个功能增强的移动终端(也就是说，协作节点可以是增强信令功能和监听功能的移动终端，而该移动终端的其余特点与普通节点完全相同)，也可以是固定的专用设备，该专用设备具有供电优势和链路预算优势(较好的位置、较大天线或定向天线、较强的发射功率等特点)。普通节点不需要知道协作节点的存在，也不需要为协作通信做任何配合，其通信方式与传统的非协作系统中一样。所有接收节点(协作节点以及基站)都具有理想信道估计，以支持数据译码。协作节点还可以将自己的信道条件报告给基站。图I中所示的协作网络系统可以是在TDMA(Time Division Multiple Access,时分多址)系统下的协作网络系统，例如GSM(Global System for mobile communication,全球移动通信系统)、WCDMA (Wideband Time Division Multiple Access)或者LTE (Long Time Evolution,长期演进)。当协作系统在TDMA系统下时，将在一帧中为S1、S2、S3分配3个时隙，如图2所示，
S1、S2、S3在各自的时隙内发送各自的信号，如果系统认为有必要且有条件对这三个普通节点提供协助时，可以启动信令过程来要求协作节点S4进行协作编码。此处的条件是指(I)簇中存在协作节点。这一点要求每个协作节点经常向基站报告它所能监听到的普通节点的集合。(2) TDMA系统有空余的时隙资源可用。这一点要求系统未处于满载状态。当满足上述条件时，TDMA系统将为协作节点提供额外的时隙。时隙分配的方式可以例如图3所示，在普通节点的时隙后面为协作节点S4分配了相应的时隙(称为协作时隙)，给协作节点S4分配的时隙个数取决于TDMA系统的时隙资源和必要性(如果SI、S2、S3的信号越差，则需要的协作时隙越多)。协作时隙不一定连续分配，唯一要求是处在被协作的时隙之后。如图10所示，普通节点S1、S2、S3按照原有方式将各自的信息进行正常编码，称为内码编码，内码编码可以是任何一种具有循环冗余校验码，或其他能使接收端知道是否译对的编码方式。普通节点在各自的时隙内将经过内码编码的数据码(称为内码)调制后发送给基站，协作节点S4和基站监听普通节点发送的信号，如图11所示，协作节点S4解调监听到的数据码，然后对解调后的数据码进行译码，并按照外码编码进行编码，得到外码，在实施例中，外码编码采用线性分组码的方式进行编码，协作节点S4将外码编码得到的数据码进行调制并发送至基站BS。线性分组码的编码方式为利用k位信息位(本实施例中为普通节点SI、S2、S3发送的3位数据码)映射出η位的数据码，η > k，其中，(n_k)位数据码为校验码。如果校验码为I位，那么说明分配给协作节点的协作时隙为I个，该校验码为k位信息位中某个集合(例如普通节点SI、S2发送的数据码)的数据码的模二加。基站接收到普通节点SI、S2、S3发送的数据码(外码)，以及协作节点S4发送的数据码(外码)。首先，基站将来自普通节点的内码和来自协作节点的外码分别进行译码。当判断出有译错的数据码时，则检测译错的数据码个数。当检测出译错的数据码个数小于外码的最小码距时，则根据检验码的校验方程，采用纠删方式对未成功译码的数据码进行纠码。当检测出译错的数据码个数等于外码的最小码距时，根据外码的校验方程和调制信号采用的调制方式以及译错的数据码对应的接收信号，得到译错的数据码对应的接收信号与译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对方程进行最大比合并处理，然后进行译码。例如，外码的校验方程中存在一个方程，其中包含有两个未知数，假设Cl、C2两个数据码是未知数据码，没有被正确译码，其对应的BPSK (二相编码信号调制)调制信号是X1和X2，基站侧得到对应的接收信号是丫工和^。假设校验方程中的包含两个未知数的方程为Iij1C^hj2C2+…+hjncn = O(I)其中是外码校验矩阵H的第j行第i列元素。由于Cl和C2之外的数据码已知，故(I)式可整理为C^C2 = b (2)根据调制信号XjPX2采用的BPSK调制(二相编码信号调制)和(2)式可以得到
权利要求
1.一种用于协作网络中的协作节点的转发数据码的方法，其特征在于，包括以下步骤 在用η个时隙为k个节点发送信息时，将n-k个时隙作为冗余时隙分配给协作节点，其中η大于k ； 在每个所述冗余时隙中，所述协作节点对所接收到的来自至少一个普通节点的至少一个第一数据码进行解调和译码以得到至少一个第二数据码； 所述协作节点将线性分组码作为外码对至少一个所述第二数据码进行编码，得到第三数据码；以及 所述协作节点将所述第三数据码进行调制并发送至基站。
2.根据权利要求I所述的转发数据码的方法，其特征在于，所述线性分组码包括分布式的喷泉码、汉明码和SPC编码中的一种。
3.根据权利要求2所述的转发数据码的方法，其特征在于，所述线性分组码为汉明码时，所述汉明码的码长为所述n，以及信息位为所述k。
4.一种用于协作网络中的基站的接收数据码的方法，其特征在于，包括以下步骤 基站接收到来自η个时隙的调制信号，得到接收信号，对所述接收信号进行解调并译码，得到η个数据码，根据协作节点在编码时采用的外码检测译错的数据码的个数，根据所述译错的数据码的个数和所述外码来进行纠错以得到正确的数据码，所述外码为线性分组码。
5.根据权利要求4所述的接收数据码的方法，其特征在于，当所述译错的数据码的个数小于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程，按照纠删方式对所述译错的数据码进行纠码。
6.根据权利要求4所述的接收数据码的方法，其特征在于，当所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程和所述调制信号采用的调制方式以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。
7.根据权利要求4所述的接收数据码的方法，其特征在于，在所述调制信号为软信息的情况下，包括 当所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。
8.一种协作节点，其特征在于，包括 解调译码单元，在基站为所述协作节点分配的每个时隙内，对所接收到的来自至少一个普通节点的至少一个第一数据码进行解调和译码以得到至少一个第二数据码； 编码单元，将线性分组码作为外码对至少一个所述第二数据码进行编码，得到第三数据码；以及 调制发送单元，将所述第三数据码进行调制并发送至基站。
9.根据权利要求8所述的协作节点，其特征在于，所述线性分组码包括分布式的喷泉码、汉明码和SPC编码中的一种。
10.一种基站，其特征在于，包括时隙分配单元，用于将η个时隙分配给k个普通节点，以及将n-k个时隙分配给协作节点，其中η大于k ； 解调译码单元，对接收到的来自n个时隙的接收信号，进行解调得到解调信号，然后译码得到η个数据码；以及 纠错单元，根据所述协作节点在编码时采用的外码检测译错的数据码的个数，根据所述译错的数据码的个数和所述外码来进行纠错以得到正确的数据码，所述外码为线性分组码。
11.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，所述纠错单元在所述译错的数据码的个数小于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程，按照纠删方式对所述译错的数据码进行纠码。
12.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，所述纠错单元在所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程和所述调制信号采用的调制方式以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。
13.根据权利要求10所述的基站，其特征在于，所述纠错单元在所述调制信号为软信息的情况下，以及在所述译错的数据码的个数等于所述外码的最小码距时，根据所述外码的校验方程以及所述译错的数据码对应的接收信号，得到所述译错的数据码对应的接收信号与所述译错的数据码对应的调制信号之间的方程，对所述方程进行最大比合并处理，然后进行译码。
全文摘要
本发明提供了一种用于协作网络中的协作节点的转发数据码的方法，包括在用n个时隙为k个节点发送信息时，将n-k个时隙作为冗余时隙分配给协作节点，其中n大于k；在每个冗余时隙中，协作节点对所接收到的来自至少一个普通节点的至少一个第一数据码进行解调和译码以得到至少一个第二数据码；协作节点将线性分组码作为外码对至少一个第二数据码进行编码，得到第三数据码；以及协作节点将第三数据码进行调制并发送至基站。本发明还提供了一种用于协作网络中的基站的接收数据码的方法、一种协作节点和一种基站。根据本发明的技术方案，充分利用了系统中经常存在的空闲资源，能够降低协作网络中的协作节点的编译码难度，增强基站的纠码能力。
文档编号H04L1/00GK102957495SQ201110238838
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者张元涛, 周华, 王翔, 杨鸿文 申请人:富士通株式会社